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  • Foto do escritorBeatriz Franco

COMO O JAMES WEBB PODE AJUDAR NO MELHOR ENTENDIMENTO DO PASSADO E DO FUTURO DO UNIVERSO?

Na manhã do dia 25 de dezembro de 2021, o telescópio mais potente já desenvolvido foi lançado ao espaço, o James Webb Space Telescope (JWST). A viagem até o ponto orbital Lagrange L2, que se encontra entre o Sol e a Terra, teve duração de 30 dias e logo começou a coleta de dados.


ÓRBITA DO TELESCÓPIO ESPACIAL JAMES WEBB



O JWST é o sucessor do Telescópio Hubble, que foi um importante instrumento observacional para o avanço da astrofísica, diante de suas observações, que continuam sendo feitas. O desejo da NASA e das outras agências espaciais é de que os dois telescópios trabalhem juntos, um complementa o outro, já que o James Webb possui “olhos diferentes” para o Universo diante de sua capacidade de observar comprimentos de onda da luz visível até espectro infravermelho médio. Essa tecnologia óptica desenvolvida possibilita que o James Webb estude objetos astronômicos muito antigos e próximos ao Big Bang, uma vez que, com a expansão do Universo, o fenômeno Redshift (desvio para o vermelho) torna-se mais intenso.



PARTE DO ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO OBSERVADO POR CADA TELESCÓPIO



Além disso, o estudo do Universo torna-se muito mais verídico quando feito por Telescópios localizados fora da Terra; na superfície terrestre a atmosfera influencia diretamente no resultado final obtido, já que ela filtra a radiação que chega aqui na Terra, impossibilitando a chegada da maioria dos raios ultravioletas, gama e X. Logo, ao enviar telescópios para o espaço, a atmosfera é despistada e consequentemente, é possível obter uma “supervisão” do Universo.

Um dos grandes medos dos amantes de astronomia e dos desenvolvedores do projeto era: E se o JWST for atingido por um asteroide, meteorito, meteoro ou qualquer outro pedaço de rocha espacial? O fato se concretizou entre os dias 23 e 25 de maio, o segmento C3 do espelho primário foi atingido, mas, logo após a colisão, testes foram realizados e as correções necessárias foram feitas, e a equipe mecânica do projeto concluiu que o JWST continua com uma performance melhor do que o esperado.

Durante o procedimento de testes do telescópio, profissionais averiguaram, por meio de simulações, algumas possibilidades do que poderia acontecer com o instrumento em caso de impacto com objetos rochosos; essa fase de testes implica que os engenheiros já imaginavam que o James Webb poderia sofrer com impactos de objetos, além de outros problemas como a exposição a radiação ultravioleta, raios cósmicos ou partículas carregadas provenientes de ventos solares. Diante disso, o instrumento foi desenvolvido com uma margem de segurança.

Durante o mês de julho, a NASA (National Aeronautics and Space Administration) fez o seguinte anúncio: “Estamos revelando as primeiras imagens e dados do Webb em 12 de julho! Descubra como você pode assistir à transmissão da NASA, ver as imagens espetaculares e participar deste evento histórico no link em nossa bio.”. Posteriormente, a agência anunciou os primeiros alvos do telescópio espacial, sendo eles: o aglomerados de galáxias SMACS 0723, a Nebulosa Carina, a Nebulosa Anel do Sul, o Quinteto de Stephan e o Exoplaneta WASP-96b, as imagens foram analisadas detalhadamente no artigo “As Primeiras Revelações do Passado”.


O TELESCÓPIO ESPACIAL JAMES WEBB CONSEGUE VER O PASSADO?


Desde a divulgação dos objetivos do James Webb, a observação do passado próximo ao Big Bang é uma pauta de discussão constante entre a comunidade científica. Após a apresentação do Webb 's First Deep Field (Primeiro Campo Profundo do Webb), o assunto se tornou ainda mais frequente. Afinal, o James Webb consegue ou não ver o passado?

Sabe-se que a luz viaja pelo espaço a uma velocidade de 299.792.458 m/s, então, consequentemente, ela demora um tempo para chegar até nós. Esse tempo depende da distância do observador e do objeto que está emitindo a luz, por exemplo: a luz emitida pelo Sol, que encontra-se a uma distância de 149.597.851 km da Terra, demora 8 minutos e 12 segundos para chegar até nós. A distância entre os dois astros é consideravelmente pequena, existem galáxias que estão há bilhões de anos-luz da Terra; anos-luz é uma unidade de medida de distância astronômica, que relaciona a velocidade que a luz percorre em um ano. Com a resolução de uma equação simples, o valor, em km, de um ano-luz pode ser calculado:

V=d/t

*v= velocidade da luz (299.792.458 m/s)

*d= distância (ano-luz)

*t= tempo (um ano terrestre: 31.536.000 segundos)


Substituindo os valores nos termos da equação, temos que:


299.792.458=d/31.536.000


Logo, d= 299.792.458*31.536.000


Resultando d= 9,45425496*10^15 km.


Com isso, pode-se concluir que um ano-luz representa, aproximadamente, 9,45*10^15 km.


A Galáxia de Andrômeda encontra-se há dois bilhões de anos-luz da Terra, ou seja, a luz observada da galáxia foi emitida há dois bilhões de anos atrás. Com um instrumento de extrema potência, como esse, é possível estudar o que aconteceu momentos antes do Big Bang, como o Universo estava organizado. Principalmente, será possível pesquisar a evolução das galáxias e sistemas planetários, visto que, ao observar a formação dos corpos astronômicos semelhantes à Terra, ao Sistema Solar e a Via Láctea, uma comparação pode ser estabelecida, já que a linha de evolução seria semelhante, o que auxiliaria na tentativa de resposta das grandiosas perguntas sobre a Origem da vida.


NEBULOSAS: O INÍCIO E O FIM DA VIDA


Um dos cinco primeiros alvos do James Webb foi a Nebulosa Carina. As Nebulosas são grandes nuvens formadas por poeira estelar e gases, majoritariamente, o Hidrogênio e o Hélio. O objeto foi escolhido por conta do alto índice de formação de estrelas na região NGC 3324, que encontra-se há 7.500 anos-luz de distância. A observação só foi possível por conta da Near Infrared Camera (NIRCam), que é o principal gerador de imagens do JWST que tem como objetivo detectar luz de estrelas e galáxias em processo de formação. Dessa forma o estudo de Nebulosas pode ser muito útil para a compreensão de como a Via Láctea foi formada, bem como o Sol e além da formação, o fim da vida desses objetos.


NEBULOSA CARINA


A Nebulosa Anel do Sul, uma nebulosa planetária estudada pelo James Webb, mostra a fase final de uma estrela parecida com o Sol. Para um melhor entendimento, existem estrelas que são mais massivas que o Sol (mais do que oito massas solares) e estrelas que possuem massa semelhante ao Sol. As estrelas massivas possuem um ciclo final que resulta em uma Supernova, ocorpo celeste que originou-se a partir do final da vida de uma estrela massiva. No entanto, as estrelas semelhantes ao Sol se desenvolvem, viram uma gigante vermelha que começa a expandir a sua nuvem de gás, passam por uma fase conhecida como Nebulosa Planetária e terminam a sua vida como uma anã branca. Diante disso, o estudo desse tipo de corpo celeste é de extrema importância, visto que a estrela do Sistema Solar tende a evoluir da mesma forma.


NEBULOSA ANEL DO SUL



GALÁXIAS OBSERVADAS PELO JAMES WEBB


Em 2021 foi descoberta a Galáxia mais distante do Universo, a GNz 11, localizada na constelação da Ursa Maior há 31 bilhões anos-luz de distância. Antes de prosseguir com o tema, a galáxia encontra-se há 31 bilhões anos-luz de distância em um Universo que tem 13,7 bilhões anos? Exatamente. Essa suposta discordância ocorre por conta da expansão do Universo, ao determinar a sua idade como 13,7 bilhões de anos, não levamos em conta que o Universo encontra-se em expansão acelerada. Para não desprezar esse fato importante, os astrônomos levam em conta uma medida determinada como “z” (que é expresso em percentuais da velocidade da luz), que indica o Redshift que o corpo celeste observado sofreu, por isso, é comum encontrar galáxias e estrelas a uma distância maior do que 13,7 bilhões de anos-luz. Ao fazer a conversão, conclui-se que a GN z11 está há 400 milhões de anos depois do Big Bang (t=+400 milhões).


GALÁXIA GN-Z11


No dia 20 de julho de 2022, esse recorde foi quebrado por uma colaboração de vários instrumentos observacionais, incluindo o Telescópio Espacial James Webb. As galáxias GLASS z11 (2300 anos-luz de diâmetro) e GLASS z13 (1600 anos-luz de diâmetro) foram observadas há uma distância de apenas 300 milhões de anos depois do Big Bang (t=+300 milhões). Além disso, foi possível calcular a massa dessas galáxias e o resultado obtido é de que as duas galáxias juntas possuem massa de um bilhão de sóis, o que implica que as estrelas começaram a se formar muito antes do que era imaginado pelos cientistas.

Uma semana depois (27 de julho de 2022) da descoberta do Sistema de galáxias composto pela GLASS z 11 e GLASS z 13, uma nova galáxia foi descoberta com o potencial de ser a mais antiga do Universo (t=+233 milhões e z=16.9), porém, seus dados ainda não foram confirmados.

Além das galáxias extremamente distantes de nós, o que implica que elas estão extremamente próximas do Big Bang, outro fator analisado foi a metalicidade de uma galáxia. Para a astronomia, qualquer elemento mais pesado que o Hidrogênio é considerado um metal, logo o índice de metalicidade mede o quanto de elementos mais pesados que o Hidrogênio, metais, um corpo celeste possui. Uma estrela pode adquirir elementos mais pesados a partir do processo de fusão nuclear, no qual, o Hidrogênio (H) faz o processo de fusão nuclear, seguido pelo Hélio (He), Carbono (C) e assim por diante , até chegar no Ferro (Fe), momento no qual a estrela torna-se incapaz de continuar esse processo e explode em uma Supernova, que por sua vez enriquece o meio galáctico com elementos mais pesados. Na imagem do Primeiro Campo Profundo do Webb foi possível observar três galáxias com um baixo índice de metalicidade, onde uma das galáxias possuía 2% de todo o conteúdo metálico que existe no Sol hoje.














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