A equipe do Telescópio Espacial James Webb divulgou as primeiras imagens com qualidade científica do novo telescópio. Nelas estão as galáxias mais antigas já vistas pelos olhos humanos, evidências de água em um planeta a 1.000 anos-luz de distância e detalhes incríveis que mostram o nascimento e a morte de estrelas. O propósito do Webb é explorar as origens – do universo, das galáxias, das estrelas e da vida – e as cinco imagens divulgadas em 12 de julho de 2022 cumprem essa promessa.
Uma vez que o conjunto de instrumentos a bordo finalizou seu esfriamento e começou a funcionar sem problemas, os astrônomos não perderam tempo em colocar o Webb para trabalhar. Cada uma das primeiras imagens contém dados suficientes para produzir resultados científicos importantes por conta própria.
O Webb foi projetado para coletar luz em todo o espectro vermelho ao infravermelho médio – comprimentos de onda de luz que são bloqueados pela atmosfera da Terra. E com seu espelho gigante e proteção solar bloqueando os infravermelhos emitidos pelo Sol, Terra e Lua, o Webb pode produzir imagens de uma nitidez nunca antes alcançada por qualquer outro telescópio.
O burburinho entre astrônomos profissionais como eu tem sido elétrico desde que membros da equipe Webb compartilharam imagens de teste tentadoras. E as imagens reais são ainda melhores do que qualquer um poderia esperar. Durante a apresentação em que as primeiras imagens foram lançadas, a cientista do projeto Webb Jane Rigby observou que “para Webb não há céu em branco, em todos os lugares que ele olha, vê galáxias distantes”. A maioria dessas galáxias eram invisíveis até agora.
Galáxias antigas e o universo primitivo
A primeira imagem Webb que o mundo viu é de um aglomerado de galáxias conhecido pelos astrônomos como SMACS 0723. Encontra-se no céu do hemisfério sul e está a 5,12 bilhões de anos-luz da Terra.
O detalhe das milhares de galáxias individuais na imagem é impressionante. É como o universo em alta definição, e eu convido você a olhar para a imagem em resolução máxima e aumentar o zoom para realmente apreciar os detalhes.
As grandes galáxias brancas no meio da imagem pertencem ao aglomerado e são semelhantes em idade ao Sol e à Terra. Ao redor e intercaladas entre os aglomerados de galáxias, estão galáxias mais distantes, mas esticadas em arcos espetaculares como se fossem vistas através de uma lupa. E é exatamente isso que está acontecendo. As galáxias de fundo estão muito mais distantes da Terra, mas parecem ampliadas, pois sua luz é inclinada em direção à Terra pela gravidade do aglomerado muito mais próximo.
No fundo, é possível ver galáxias vermelhas fracas espalhadas como rubis pelo céu. Essas galáxias estão ainda mais distantes. Ao medir os atributos precisos de sua luz, os astrônomos podem dizer que se formaram há mais de 13 bilhões de anos e até determinar a abundância de diferentes elementos nessas galáxias primitivas.
O Webb não está apenas produzindo imagens incrivelmente nítidas, mas o faz com facilidade quando comparado ao seu antecessor, o Telescópio Espacial Hubble, lançado em 1990. Como Rigby brincou, “(…) o Campo Extremamente Profundo do Hubble levou duas semanas de exposição, Webb foi mais fundo antes do café da manhã”. Uma vez que o Webb realize observações mais extensas que lhe permitam coletar mais luz de estrelas ou galáxias fracas, os astrônomos poderão ver algumas das primeiras estrelas e galáxias que se formaram logo após o Big Bang.
Entendendo planetas ao redor de outras estrelas
A segunda revelação não foi de uma imagem, mas de um espectro – uma quebra da força da luz em diferentes comprimentos de onda.
Webb apontou seu espelho para o exoplaneta WASP 96-B – um planeta gigante de gás quente orbitando uma estrela a cerca de 1.000 anos-luz da Terra – enquanto o planeta passava na frente de sua estrela-mãe. Durante este trânsito, uma parte da luz da estrela foi filtrada pela atmosfera do planeta e deixou uma “impressão digital química” no espectro único da luz. As especificidades desta impressão digital sugerem fortemente que há vapor de água, nuvens e neblina na atmosfera do WASP 96-B.
À medida que Webb passar a observar planetas menores que poderiam abrigar vida, os astrônomos esperam detectar as impressões digitais de oxigênio, nitrogênio, amônia e carbono na forma de metano e outros hidrocarbonetos. O objetivo é encontrar bioassinaturas de vida – ou seja, química que aponte para a atmosfera sendo modificada por organismos vivos.
O desafio técnico de fazer esse tipo de observação, chamada espectroscopia de trânsito, é enorme, e esse resultado inicial mal arranha a superfície do conteúdo científico do espectro.
Danças galácticas e a vida das estrelas
As últimas três imagens mostraram a incrível resolução da óptica de Webb enquanto o telescópio explorava o nascimento e a morte das estrelas.
A capacidade do Webb de capturar luz na faixa do infravermelho médio permite que suas câmeras cortem nuvens densas de poeira e gás. Essa habilidade ajudou Webb a capturar detalhes espetaculares da Nebulosa Carina, onde as estrelas nascem.
O Webb também é excelente para estudar o fim da vida de uma estrela. À medida que as estrelas envelhecem, elas podem inchar suas camadas externas e formar nebulosas como a deslumbrante Nebulosa do Anel Sul, que foi fotografada por Webb . A imagem revelou detalhes nunca antes vistos de sucessivas ondas de matéria expelidas pela estrela central moribunda. Enquanto o Hubble foi incapaz de ver através da nuvem de poeira e detritos em expansão, o Webb forneceu a primeira visão do sistema estelar binário que formou a nebulosa.
A última foto da festa de revelação do Webb mostrou o Quinteto de Stephan, um grupo de cinco galáxias a 300 milhões de anos-luz da Terra, interagindo em uma dança cósmica. Graças ao conjunto de instrumentos complementares a bordo do Webb, o telescópio pode simultaneamente captar detalhes de estrelas individuais nessas galáxias, ver a poeira fria e o gás que alimentam a formação de estrelas dentro dessas galáxias e – mais notavelmente – bloquear as estrelas, gás e poeira para ver o material girando em torno do buraco negro supermassivo no centro de uma das galáxias.
O Webb também capturou dados sobre os espectros de centenas de regiões individuais de formação de estrelas no Quinteto, que levarão meses para serem analisadas e estudadas.
O telescópio espacial é o resultado de 25 anos de trabalho de milhares de cientistas, engenheiros e administradores pertencentes a uma colaboração internacional de agências espaciais, empresas, centros de pesquisa e universidades em todo o mundo. John Mather, líder de projeto do Webb, descreveu emocionalmente a jornada: “Isso foi difícil de fazer. É difícil expressar o quão difícil isso foi. Havia tantos milhares de maneiras que poderia ter dado errado.”
Mas não deu errado. Tudo se encaixou, e agora o maior telescópio espacial da humanidade está “aberto ao público”.
