Tech: Telescópio Espacial James Webb lançado com sucesso

Arianespace's Ariane 5 rocket with NASA’s James Webb Space Telescope onboard lifts up from the launchpad, at the Europe’s Spaceport, the Guiana Space Center in Kourou, French Guiana, on December 25, 2021. - The telescope, the most powerful space observatory ever built, is now tentatively set for launch on Christmas Day, after decades of waiting. An engineering marvel, it will help answer fundamental questions about the Universe, peering back in time 13 billion years. (Photo by jody amiet / AFP)

O destino escolheu o dia de Natal para o lançamento do mais apurado instrumento espacial que vai olhar, do espaço, o Universo. Ao fim de várias décadas de avanços, atrasos e muitos milhões de dólares, o Telescópio Espacial James Webb (JSWT sigla em inglês) foi lançado com sucesso este sábado, 25 de dezembro, do centro de lançamento da ESA, em Kourou, Guiana Francesa, a bordo de um foguetão Ariane 5.

Com um custo total aproximado de dez mil milhões de dólares (cerca de 8,8 mil milhões de euros) o Telescópio Espacial James Webb é até agora o maior e mais poderoso telescópio científico espacial da NASA, depois de vários outros (Hubble e Kepler), e tem por objetivo sondar o cosmos para dar a conhecer melhor a história do Universo desde o Big Bang até a formação de exoplanetas.

A viagem deste “navio-observatório espacial” que agora começa, depois de chegar à órbita terrestre, irá depois cumprir aproximadamente 30 dias até chegar ao local estabelecido pela NASA, a milhão e meio de quilómetros da Terra.

O trabalho científico do JWST
Preparado para ir mais além do que os antecessores, o grande Telescópio Espacial James Webb é composto por instrumentos científicos que procuram abranger quatro áreas do cosmos.

Big Bang e a primeira luzDe acordo com as teorias, os primeiros estágios do Universo surgiram depois do Big Bang. O Universo seria então um mar de partículas (eletrões, protões e neutrões). A luz não seria visível até que o Universo arrefecesse o suficiente para que estas partículas começassem a juntar-se, dando origem ao Universo tal como o conhecemos. E este é um dos campos de estudo do JWST.

Equipa cientifica que trabalhou na construção do JWST. Créditos: NASA
Outro alvo que o telescópio espacial está preparado para estudar é o que aconteceu depois da formação das primeiras estrelas, a designada  » época da reionização », referente à ionização do hidrogénio neutro através de cargas elétricas emanadas pela radiação das primeiras estrelas.

Estudar a estruturas das galáxias
Olhar para as galáxias é uma maneira bastante útil de ver como é que a matéria está organizada em escalas gigantescas, o que por sua vez nos dá informação de como o Universo evoluiu. As galáxias que actualmente observamos, elípticas e espirais, evoluíram de forma diferente ao longo dos vários milhões de anos. Um dos objetivos do JWST é olhar para as primeiras galáxias para entender melhor essa evolução.
Nascimento de estrelas e sistemas protoplanetáriosOs « Pilares da Criação » da Nebulosa da Águia, um dos locais mais famosos pela constatação de ser um local, no Universo, onde nasceram e ainda hoje nascem as estrelas.

Compostas por nuvens de gás, as estrelas, à medida que crescem, sob a pressão da radiação que exercem, expulsam o gás que as compõe, podendo ser novas fontes para novas estrelas. No entanto, é difícil ver dentro do gás. E é aqui que os “olhos” infravermelhos do JWST vão atuar, olhando para as fontes de calor, incluindo estrelas que estão a nascer nesses casulos universais.
ExoPlanetas e origens da vidaNa última década de exploração espacial, foi grande o número de exoplanetas descobertos. Um dos percursores deste feito foi o telescópio espacial Kepler, da NASA. Mas com os poderosos sensores da JWST os cientistas vão poder ir mais longe e estudar os planetas já descobertos com mais profundidade, incluindo (em alguns casos) imagens das respetivas atmosferas.

Compreender as atmosferas e as condições de formação dos planetas pode ajudar os cientistas a prever melhor se certos planetas são habitáveis ou não.

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0%Volume00:0001:27Créditos: NASA
 Longe no espaço para melhor olhar o Universo
Hoje, dia de Natal, é apenas o dia “zero” na vida deste grande telescópio espacial da NASA. Uma vida não muito longa, com uma missão prevista de cinco anos e meio – com uma duração até dez anos. Previsões estas que podem ser superadas, como aconteceu aos seus antecessores.
Há, todavia, um grande senão neste imponente instrumento científico. O JWST vai ficar localizado num ponto do sistema solar em que será atualmente impossível ir até lá para reparar eventuais problemas. De recordar que o telescópio Hubble, quando foi enviado para o espaço, sofria de “miopia” (erro na construção da lente) e que só depois de uma intervenção humana o mesmo pôde operar sem problemas.

Créditos: NASA

Uma situação que, para o JWST, foi certamente estudada ao pormenor, para evitar algo idêntico.

Se uma das partes delicadas é o lançamento, depois surge todo um vasto caminho, de um mês, em que o telescópio espacial viajará cerca de 1,5 milhões de quilómetros até ao local final desta obra de engenheiria espacial.
Um processo em que se desencadeará o desdobramento do telescópio até a um ponto chamado “ponto de Lagrange” (L2), no lado oposto da Terra com o Sol. Um delicado procedimento de implantação inclui mais de 300 etapas que se espera funcionar na perfeição, ensaiado em terra,  para que nada falhe e o telescópio possa operar no espaço.

Créditos: NASA

O Telescópio Espacial James Webb vai orbitar o Sol no ponto L2, local que permitirá que fique em linha com a Terra. Um local « popular » para vários outros telescópios espaciais, que já habitam esta região, incluindo o Telescópio Espacial Herschel e o Observatório Espacial Planck.

O ponto de Lagrange é um local gravitacionalmente estável no espaço, que combinado com o cone de sombra terrestre é o local ideal para observação espacial profundo.

Créditos: NASA
Agora que o JWST foi lançado, vai passar por uma série de testes científicos e de calibração, incluindo a abertura dos escudos solares, abertura, ativação e alinhamento do telescópio.

De acordo com o Space Telescope Science Institute , as melhores imagens do JWST vão começar a surgir cerca de seis meses após o lançamento. Embora a NASA conte inicialmente receber algumas imagens da « primeira luz » um pouco antes.
O Telescópio Espacial James Webb também deve tirar fotos incríveis dos objetos celestes tal qual o seu antecessor Hubble.

Felizmente para os astrónomos, o Hubble continua com boa saúde e é provável que os dois telescópios funcionem juntos nos primeiros anos do JWST, obtendo a comunidade científica o máximo proveito dos três telescópios espaciais.
O JWST também examinará exoplanetas que o Telescópio Espacial Kepler encontrou, ou acompanhará observações em tempo real de telescópios espaciais terrestres.

https://gifer.com/embed/CfbInstrumentos a bordo do JWST
Construído com os instrumentos científicos mais recentes, o Telescópio Espacial James Webb está equipado com quatro conjuntos de equipamentos de leituras espectrográficas que vão permitir observações em comprimentos de onda do visível, infravermelho próximo e infravermelho médio (0,6 a 28,5 micrómetros).

Fonte: NASA/DR

Câmara “near” infravermelha (NIRCam)

Uma das câmaras no espectro infravermelho, fornecida pela Universidade do Arizona, está preparada para detetar a luz das estrelas de galáxias próximas e estrelas presentes na Via Láctea. Este instrumento servirá também para procurar luz de estrelas e galáxias que se formaram no início da vida do Universo.
O NIRCam está equipado com coronagrafos (leituras das coroas estrelares) que podem bloquear a luz de um objeto brilhante, tornando visíveis os objetos mais escuros próximos a essas estrelas (como planetas).

Espectrógrafo de infravermelho próximo (NIRSpec)

O NIRSpec tem a particularidade de poder observar 100 objetos em simultâneo, em busca das primeiras galáxias que se formaram após o Big Bang. O NIRSpec foi fornecido pela Agência Espacial Europeia com a ajuda do Goddard Space Flight Center da NASA .



Instrumento infravermelho médio (MIRI)

O MIRI está projetado para produzir incríveis fotos de objetos celestes distantes, seguindo a tradição de astrofotografia do Hubble. O espectrógrafo que faz parte do instrumento permitirá aos cientistas reunir mais detalhes físicos sobre objetos distantes no universo. O MIRI detetará galáxias distantes, cometas fracos, estrelas em formação e objetos no Cinturão de Kuiper. O MIRI foi construído pelo Consórcio Europeu com a Agência Espacial Europeia e o Laboratório de Propulsão a Jato da NASA.


Sensor de orientação fina /gerador de imagem infravermelho próximo e espectrógrafo sem fenda (FGS / NIRISS)

Este instrumento construído pela Agência Espacial do Canadá é uma combinação de dois instrumentos em um. O componente FGS é responsável por manter o JWST apontado exatamente na direção certa durante as investigações científicas e a NIRISS vasculhará o cosmos para encontrar assinaturas da primeira luz do universo e procurar e caracterizar planetas.
O telescópio tem também um protetor solar do tamanho de um campo de ténis e um espelho de 6,5 metros – o maior espelho já lançado ao espaço.

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De acordo com a Agência Espacial Europeia (ESA), os espelhos do telescópio são feitos de berílio e cobertos por uma camada microscopicamente fina de ouro para auxiliar na reflexão da luz infravermelha. Estes componentes, como não cabem abertos no foguete Ariane 5, que vai lançar o JWST, vão ser desenrolados e abertos assim que o telescópio estiver no espaço.


Todos ficamos fascinados com as imagens proporcionadas pelo grande e inovador Telescópio Espacial Hubble. Um instrumento científico óptico gigantesco, do tamanho de um autocarro da Carris, que, em 1990, foi colocado em órbita terrestre numa missão ainda efetuada pelos vaivéns espaciais (space-shuttles).

Preparado para ver mais longe do que qualquer telescópio terrestre, devido à sua implementação no espaço, libertando as imagens recolhidas da poluição atmosférica, o telescópio espacial Hubble deparou-se com algumas dificuldades iniciais, ao apresentar uma deformação no seu espelho principal.

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Se ficamos maravilhados com as primeiras imagens do Universo profundo, onde galáxias, nebulosas e aglomerações estelares faziam as delícias dos astrónomos, um dos pontos altos foi a revelação dos “Pilares da Criação”, o berço estelar localizado na nebulosa de Águia.

Imaginado na sua conceção original, em 1946, projetado e construído nos anos 1970-80, e em funcionamento desde 1990, o Telescópio Espacial Hubble recebeu o nome em homenagem a Edwin Powell Hubble, que revolucionou a Astronomia ao identificar que a velocidade de afastamento das galáxias é proporcional à sua distância.

Preparado para durar até ao virar do século XX, o Hubble completa neste dia 25 de dezembro 31 anos, sete meses e 29 dias a funcionar praticamente sem limitações.
Apesar da chegada do mais novo telescópio espacial, o velhinho Hubble não vai passar à reforma. Enquanto for funcional, vai continuar a complementar as observações espaciais, com os restantes telescópios, para deleite da comunidade científica mundial.

Telescópio Espacial James Webb conhecido como sucessor do Telescópio Espacial Hubble

Motivada pelos resultados de excelência do Hubble, a ciência procurou “ver” mais longe e decidiu construir um novo telescópio que se espera revolucionar a forma como olhamos o universo. E são exatamente esses os objetivos científicos para o qual o James Webb foi criado.
Mas o JWST não vai substituir o Hubble.

Os dois telescópios espaciais têm capacidades diferentes. Enquanto o Hubble observou principalmente o cosmos em comprimentos de onda óticos e ultravioleta (com algumas capacidades infravermelhas), o James Webb vai olhar principalmente para o Universo em infravermelho.

Devido à expansão do Universo, a luz de objetos distantes muda para comprimentos de onda mais longos na extremidade mais vermelha do espectro – conhecido como redshifted, de acordo com a ESA.

Créditos: NASA

Este novo telescópio espacial do tamanho de um campo de ténis e com um espelho de seis metros e meio, observará a luz infravermelha com grande detalhe e revelará, espera-se, muitas novidades e informação sobre algumas das estrelas e galáxias mais antigas do Universo.
Outra grande diferença entre o Telescópio Espacial James Webb e o Telescópio Espacial Hubble é que o JWST orbitará o Sol, enquanto o Hubble orbita a Terra.


Caso o JWST avarie, será um dos maiores desastres científicos, pois estará longe da Terra (1,5 milhões de quilómetros), impossibilitando assim a reparação, contrariamente ao seu antecessor Hubble, que foi intervencionado por várias missões espaciais.
Com este novo telescópio, a humanidade vai poder ver ainda mais longe e ultrapassar um pouco mais a « fronteira final » que se chama « Espaço ».


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