O que o Telescópio Espacial James Webb pode nos dizer sobre o universo em que vivemos?

Introdução

O fascínio do ser humano pelo universo remonta a tempos imemoriais. Há 2.500 anos os gregos já se perguntavam se a Terra era esférica, se há mais planetas como o nosso e qual é o tamanho do cosmos. Ainda incrustados com algumas dessas perguntas, em 1990, a National Aeronautics and Space Administration (NASA) lançou no espaço o telescópio espacial Hubble. O telescópio Hubble é um telescópio de 4,2 metros, que opera tanto no espectro da luz visível, como no do infravermelho. Apesar de obter muitos dados importantes, como imagens de mais de 1.500 galáxias (ROSA et al., 2023), havia muitas perguntas que o Hubble não conseguia responder.

O Telescópio James Webb

Mais recentemente, em 25 de dezembro de 2021, a NASA, juntamente com a European Space Agency (ESA) e a Canadian Space Agency (CSA), as agências espaciais europeia e canadense, respectivamente, lançaram no espaço, através do foguete Ariane 5, o Telescópio Espacial James Webb (JWST), um telescópio de última geração que custou 10 bilhões de dólares. O telescópio que leva o nome de James Edwin Webb, um importante diretor da NASA, tem um espelho de 6,5 metros, compreendendo 18 partes hexagonais compostas de berílio e folhadas a ouro (ROSA et al., 2023). Ele opera exclusivamente no espectro eletromagnético infravermelho, sendo 100 vezes mais potente que o Hubble (COELHO, 2022).

O JWST foi posicionado a uma distância de 1,5 milhões de quilômetros da Terra, em uma coordenada espacial chamada de Lagrange (L2). Isso se deve ao fato das forças gravitacionais do Sol e da Terra exercerem influência sobre o telescópio, desequilibrando-o. Mas nesta região específica (L2), há um equilíbrio dinâmico entre as gravidades do Sol e da Terra que permite que o telescópio exerça sua plena função, mitigando puxões gravitacionais e também a incidência excessiva de luz e calor sobre suas lentes. 

Objetivos do James Webb

Tendo detectores de luz infravermelha, os objetivos do JWST, segundo seu próprio site oficial, são: analisar a radiação infravermelha derivativa da grande expansão do universo para melhor entender os ciclos estelares, isto é, o processo de formação de estrelas em berçários estelares, até a formação de sistemas planetários; procurar pelas primeiras galáxias que se formaram no universo primitivo; estudar galáxias próximas e distantes da Terra para aprofundar o conhecimento sobre a evolução das galáxias; medir propriedades físicas e químicas de sistemas planetários, incluindo o nosso sistema solar e investigar o potencial para vida em planetas que orbitam outras estrelas (WEBB SPACE TELESCOPE, 2023).

Instrumentos do Telescópio

Para tanto, o JWST está equipado com quatro instrumentos científicos, uma câmera de infravermelho-próximo (NIRCam), um espectrógrafo que opera na faixa do infravermelho-próximo (NIRSpec), outro espectrógrafo de infravermelho-próximo (NIRISS) e um sensor para análise do espectro na faixa do infravermelho médio (MIRI) (COELHO, 2022). O propósito desses quatro instrumentos é poder examinar o universo próximo e distante em uma ampla gama de bandas do espectro eletromagnético infravermelho, chegando até a 13,4 bilhões de anos-luz de distância, o que nos proporcionará um enorme volume de dados sobre as estrelas e galáxias mais antigas do universo, assim como sua composição química.

Em 15 de junho de 2022, todos os instrumentos do JWST já estavam operantes e em 12 de julho de 2022, a NASA disponibilizou suas primeiras imagens. Uma das imagens mais famosas é a imagem feita com a NIRCam do campo profundo de galáxias, conhecida como SMACS 0723. Essa imagem é o registro mais preciso do universo distante que temos até o momento e captura a luz emitida por galáxias em seu primórdio.

Vida em outros planetas

No que tange indícios ou pelo menos condições ambientais favoráveis para vida fora da Terra, o JWST encontrou água na atmosfera de um planeta gasoso que orbita uma estrela tal qual o nosso Sol, que ficou conhecido como WASP-96 b. Água fora da Terra não é necessariamente uma novidade, uma vez que já havia sido detectada água líquida em Marte (USP, 2018). Não obstante, é uma descoberta importante para a astrobiologia e para a astroquímica.

Berçários de Estrelas

Uma das mais belas imagens já feitas pelo JWST é da Nebulosa Carina (imagem abaixo). Nebulosas como a Carina são fruto de supernovas, explosões de estrelas supergigantes vermelhas supermassivas, que ao invés de se tornarem buracos negros ou estrelas de nêutrons, se tornam uma nebulosa formadora de outras estrelas. Por isso nebulosas dessa magnitude são geralmente denominadas como “berçários estelares”.

O Estágio Final do Ciclo de Vida de uma Estrela

Outra nebulosa estudada foi a Nebulosa do Anel Sul, mais uma belíssima imagem que chega em nossas mãos. Identificada como NGC 3132, essa nebulosa planetária é uma extensa nuvem de gás circunscrevendo uma estrela anã branca moribunda (COELHO, 2022). Nebulosas planetárias correspondem ao estágio final do ciclo de vida de uma estrela de massa mediana. Quando esse tipo de estrela atinge essa fase, um processo de fusão de hidrogênio em hélio ocorre em seu núcleo e o gás hélio superaquecido e comprimido dá origem a átomos de carbono e, às vezes, oxigênio. Em seguida, há a perda da massa da estrela através da ejeção de suas camadas mais externas por ventos estelares. O restante da estrela emite um pico de radiação ultravioleta que ioniza o gás que a rodeia, dando a ela as cores que tanto deslumbram os nosso olhos (ZAMPA, 2018). É isso que vemos na imagem abaixo.

Contribuição de Pesquisadores Brasileiros

É importante mencionar que cinco pesquisadores brasileiros participaram da análise de dados referente à nebulosa citada acima. Esse grupo foi responsável por identificar estrelas escondidas na nebulosa, trabalho que foi capa da revista Nature Astronomy de dezembro de 2022 (CONTERNO, 2023). Esse evento é muito importante para o Brasil, pois a revista Nature é um dos periódicos científicos de maior prestígio do mundo, sendo nela publicados apenas artigos revisados por pares. Isso significa que antes do artigo científico ser publicado, ele é revisado por outros especialistas da área para garantir a qualidade da publicação.   

Conclusão

Conclui-se, que apesar de o JWST ser um novo projeto da NASA em parceria com duas outras agências espaciais, ele é uma extensão de iniciativas anteriores como o Telescópio Hubble, na tentativa do avanço da ciência. A ciência, como se sabe, é fruto de descobertas cumulativas e progressivas que são feitas por diferentes pesquisadores, instituições e países ao longo de décadas e até séculos. Buscamos com o JWST, responder perguntas que ainda não puderam ser respondidas em investidas passadas, como a do Hubble. Nesse sentido, podemos destacar que o JWST é altamente relevante para a astronomia moderna, e de maneira geral, para o avanço do conhecimento sobre o universo em que vivemos. Espera-se que nos próximos anos muitas descobertas sejam feitas e que possamos entender melhor o lugar que ocupamos neste vasto cosmos, afinal.   

Referências

COELHO, J. G. O Telescópio Espacial James Webb: uma nova era na astronomia. Cadernos de Astronomia, v. 3, n. 2, p. 112-121, 2022. Disponível em: <https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fperiodicos.ufes.br%2Fastronomia%2Farticle%2Fdownlo
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ROSA, F. S. C. da. et al. O Telescópio Espacial James Webb. Jesta, Cachoeira do Sul, v. 2, p. 01-07, 2023. Disponível em: <https://periodicos.ufsm.br/JESTA/article/view/75148/62639&gt;. Acesso em: 29. dez. 2024.  

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO (USP). Jornal da USP. Água líquida em Marte: qual o tamanho dessa descoberta? São Paulo, 2018. Disponível em: <https://jornal.usp.br/atualidades/agua-liquida-em-marte-qual-o-tamanho-dessa-descoberta/&gt;. Acesso em: 31. dez. 2024.

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO (USP). Jornal da USP. Investigação com o Telescópio James Webb sobre morte de estrela contou com a colaboração de brasileiros. São Paulo, 2023. Disponível em: <https://jornal.usp.br/ciencias/investigacao-com-o-telescopio-james-webb-sobre-morte-de-estrela-contou-com-a-colaboracao-de-brasileiros/&gt;. Acesso em: 31. dez. 2024.

WEBB SPACE TELESCOPE. Webb’s Science and Goals. Baltimore, 2023. Disponível em: <https://webbtelescope.org/quick-facts#section-bf69d6b5-29de-415d-a65d-2a1449ce1977&gt;. Acesso em: 29. dez. 2024.

ZAMPA, V. P. Estrelas Centrais de Nebulosas Planetárias: Classificação e Propriedades. 2018. Monografia (Departamento de Astronomia do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo) – São Paulo, 2018. Disponível em: <https://sites.usp.br/astro_tcc/wp-content/uploads/sites/894/2021/10/2018A_Vitor_Zampa.pdf&gt;. Acesso em: 30. dez. 2024.