janeiro 27, 2023

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O telescópio de Webb está apenas começando

BALTIMORE – Até agora tem sido um colírio para os olhos do céu: uma vastidão de espaço negro repleto de bolhas de luz incompreensivelmente distantes e incompreensíveis. Imagens fantasmagóricas de Netuno, Júpiter e outros vizinhos que já pensávamos conhecer. Nebulosas e galáxias vistas pelos penetrantes olhos infravermelhos do Telescópio Espacial James Webb.

O telescópio, batizado em homenagem a James Webb, diretor da NASA durante o impulso para os pousos lunares da Apollo, é um projeto conjunto da NASA, da Agência Espacial Européia e da Agência Espacial Canadense. Foi lançado no Natal de um ano atrás – depois de duas décadas de problemas e US$ 10 bilhões – então missão de observar o universo Em comprimentos de onda que o olho humano não pode ver. Com um espelho primário de 21 pés de largura, o Webb é sete vezes mais poderoso que seu antecessor, o Telescópio Espacial Hubble. Dependendo do método de cálculo, uma hora de observação no telescópio pode custar à NASA US$ 19.000 ou mais.

Mas nem a NASA nem os astrônomos pagaram todo esse dinheiro e capital político apenas pelas belas fotos – e ninguém está reclamando.

“As primeiras imagens foram apenas o começo”, disse Nancy Levinson, diretora interina do Space Telescope Science Institute, que administra o Webb e o Hubble. “Mais é necessário para transformá-lo em ciência real.”

Durante três dias em dezembro, cerca de 200 astrônomos lotaram uma sala do instituto para ouvir e discutir os primeiros resultados do telescópio. De acordo com os organizadores, mais de 300 pessoas foram vistas online. O evento foi uma celebração tardia do lançamento e inauguração bem-sucedidos do Webb e uma prévia de seu futuro brilhante.

Um a um, os astrônomos subiram ao pódio, conversaram rapidamente para cumprir o limite de 12 minutos e se lançaram em um mundo de descobertas. Galáxias que, mesmo em sua relativa juventude, já produziram buracos negros supermassivos. Estudos atmosféricos de alguns dos sete exoplanetas rochosos orbitando Trappist 1, uma estrela anã vermelha que pode abrigar planetas habitáveis. (Os dados sugerem que pelo menos dois dos exoplanetas não possuem as atmosferas massivas de hidrogênio primordial que sufocariam a vida como a conhecemos, mas podem ter atmosferas fracas de moléculas mais densas como água ou dióxido de carbono.)

“Estamos no negócio”, declarou Bjorn Beneke, da Universidade de Montreal, fornecendo dados sobre um exoplaneta.

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Megan Reiter, da Rice University, levou seus colegas a um “mergulho profundo” pelos penhascos cósmicos, um foco nublado de formação de estrelas na constelação de Carina, que já foi um dos doces favoritos do céu. Ele rastreia como jatos de novas estrelas, ondas de choque e radiação ionizante de estrelas mais massivas nascidas em alta temperatura estão constantemente remodelando a geografia cósmica e causando a formação de novas estrelas.

“Este poderia ser um modelo do que o nosso sol passou quando se formou”, disse Reiter em uma entrevista.

Entre as apresentações, nos bastidores e nos corredores, os principais astrônomos que estiveram presentes em 1989, quando a ideia do telescópio Webb foi discutida pela primeira vez, parabenizam uns aos outros e compartilham histórias de guerra sobre o desenvolvimento do telescópio. Eles engasgaram audivelmente quando as crianças apresentaram os dados que explodiram suas realizações com o Hubble.

Jane Rigby, cientista do projeto de operações do telescópio, relembrou sua turbulência emocional um ano atrás, quando o telescópio estava finalmente próximo do lançamento. O instrumento foi projetado para se desdobrar no espaço – um processo complexo com 344 “falhas de ponto único” – e apenas o Dr. Rigby pode contá-las repetidamente.

“Eu estava em negação”, disse ela em Baltimore. Mas o lançamento e a implantação foram perfeitos. Agora, ela disse: “Estou vivendo o sonho”.

Garth Illingworth, um astrônomo da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, que em 1989 presidiu uma importante reunião no Space Telescope Science Institute que acabou levando a Webb, disse simplesmente: “Estou simplesmente maravilhado”.

Em uma recepção após o primeiro dia da reunião, John Mather, do Goddard Space Flight Center da NASA e cientista líder do Projeto Webb desde o início, ergueu um copo para as 20.000 pessoas que construíram o telescópio, os 600 astrônomos que o testaram no espaço e os nova geração de cientistas que irão usá-lo.

“Alguns de vocês nem eram nascidos quando começamos a planejar isso”, disse ele. “É o dono!”

Até agora, o telescópio, repleto de câmeras, espectrômetros e outros instrumentos, superou as expectativas. (Seu poder analítico é o dobro do anunciado.) O Dr. Rigby relata que o lançamento impecável do telescópio o deixou com combustível de manobra suficiente para mantê-lo funcionando por 26 anos ou mais.

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“Esses são números felizes”, disse ela, enquanto ela e seus colegas analisavam as estatísticas de desempenho de suas máquinas. Dr. Rigby alertou que os instrumentos do telescópio ainda estão sendo calibrados, então os números podem mudar ainda. Prepare-se para recalcular seus resultados com o apertar de um botão, eu disse a um grupo de astrônomos no saguão: “Caso contrário, você vai odiar sua vida.”

Talvez a maior surpresa de Webb até agora esteja relacionada a eventos no início do milênio do universo. Parece que as galáxias estavam se formando, gerando e alimentando estrelas mais rapidamente do que os modelos cosmológicos testados em batalha estimam.

“Como as galáxias avançam tão rapidamente?” perguntou Adam Riess, Prêmio Nobel de Física e cosmólogo da Universidade Johns Hopkins, que esteve presente hoje.

Explorar essa província – a “primavera cósmica”, como um astrônomo a chamou – é o objetivo de várias colaborações internacionais com siglas como JADES (Advanced Deep Extragalactic Survey), CEERS (Cosmic Evolution for Early Launch Science) e GLASS (Grism Lens -Amplified Survey) do espaço) e PEARLS (Primary Extragalactic Regions for Reionization and Lensing Science).

A visão infravermelha de Webb é fundamental para esses esforços. À medida que o universo se expande, galáxias distantes e corpos celestes estão se afastando da Terra tão rapidamente que sua luz é expandida e transformada em comprimentos de onda infravermelhos invisíveis. Depois de um certo ponto, as galáxias mais distantes se afastam tão rapidamente, com sua luz estendida em comprimento de onda, que não é visível nem mesmo para o telescópio Hubble.

O telescópio Webb foi projetado para detectar e explorar essas regiões que representam o universo de apenas um bilhão de anos, quando as primeiras galáxias começaram a florescer com estrelas.

“Leva tempo para a matéria esfriar e se tornar densa o suficiente para inflamar as estrelas”, observou Emma Curtis Lake, da Universidade de Hertfordshire e membro da equipe JADES. Ela acrescentou que a taxa de formação de estrelas atingiu o pico quando o universo tinha quatro bilhões de anos e vem diminuindo desde então. O universo tem agora 13,8 bilhões de anos.

Os astrônomos medem distâncias cósmicas com um parâmetro chamado desvio para o vermelho, que indica o quanto a luz vinda de um objeto distante é esticada. Apenas alguns meses atrás, um desvio para o vermelho de 8, que corresponde a uma época em que o universo tinha cerca de 646 milhões de anos, era considerado alto desvio para o vermelho. Graças ao Dr. Curtis Lake e seus colegas, o redshift padrão é agora 13,2, o que corresponde a quando o universo tinha apenas 325 milhões de anos.

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A Dra. Curtis-Lake e sua equipe apontaram o telescópio para um trecho do céu chamado God’s South, em busca de galáxias que o Hubble não conseguiu localizar. Com certeza, havia quatro deles, fantasmas na névoa do calor da criação. Medições subsequentes confirmaram que ela realmente estava voltando no tempo.

“Não queríamos dizer que pensávamos isso – publicamente”, disse Brant Robertson, membro do JADES, da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz.

O recorde não deve durar muito. A colaboração CEERS relatou uma galáxia candidata Pode ter um desvio para o vermelho de 16já que o universo tinha apenas 250 milhões de anos.

Os especialistas já estão debatendo se essas galáxias sobrecarregadas revelam algo fundamental e negligenciado nas teorias atuais do início do universo. Talvez algum campo ou influência tenha aumentado a gravidade naquele momento acelerando o crescimento de galáxias e buracos negros. Ou talvez as discrepâncias simplesmente reflitam o ceticismo científico sobre os detalhes confusos – a “gastrofísica” – da formação estelar.

Nos últimos 20 anos, os astrônomos refinaram um “modelo padrão” sólido de um universo composto de energia escura, matéria escura e um pequeno grupo de matéria atômica. É muito cedo para quebrar esse paradigma, disse o Dr. Curtis Lake em uma entrevista. Webb pode ter tido três décadas de vigilância pela frente. “Estamos nos estágios iniciais”, disse ela.

A palestra de encerramento recaiu sobre o Dr. Mather. Ele limitou a história do telescópio, elogiando Barbara Mikulski, ex-senadora de Maryland, que apoiou o projeto em 2011, quando corria o risco de ser cancelado. Ele também previu o próximo grande ato da NASA: um telescópio espacial de 12 metros chamado Habitable Worlds Observatory, que procura e estuda planetas.

Ele disse: “Tudo o que fizemos valeu a pena.” “Então aqui estamos nós: esta é uma festa de gala, dando uma olhada no que está aqui. Não é a última coisa que vamos fazer.”