janeiro 29, 2022

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Telescópio espacial Webb da NASA para pesquisar mundos habitáveis ​​e galáxias antigas

NASA Prestes a abrir uma janela sem precedentes para o universo. A partir do próximo ano, os astrônomos deverão ser capazes de olhar para a atmosfera de planetas orbitando estrelas distantes, analisar as consequências das colisões mais violentas do universo e olhar para trás no tempo mais do que nunca.

Isso porque o Telescópio Espacial James Webb – JWST, ou “Webb” para abreviar – está dobrado, cheio de combustível e esperando para ser carregado em um foguete na Guiana Francesa.

O último observatório espacial revolucionário da NASA, o Telescópio Espacial Hubble, foi lançado em 1990. Ele também tinha a missão de documentar 13,8 bilhões de anos de história do universo.

O Hubble ainda está observando o universo e a NASA espera continuar a usá-lo por mais alguns anos, possivelmente até 2030. Mas o Hubble só conseguiu ver até agora, e Webb foi projetado para ver mais longe.

Juntamente com a Agência Espacial Européia (ESA) e a Agência Espacial Canadense, a NASA gastou décadas e mais de US $ 10 bilhões construindo o Webb, que está programado para ser lançado no espaço em 22 de dezembro. Definido para custar US $ 500 milhões, reformulações e atrasos aumentaram seu preço e atrasaram sua data de lançamento.

Após o lançamento, se tudo correr conforme o planejado, Webb passará seis meses desenterrando e se ajustando, entrando em órbita a um milhão de quilômetros da Terra. Então, ele pode começar a reescrever a história cósmica.

O Telescópio Espacial James Webb ergueu verticalmente Enormes espelhos dourados embrulhados em papel roxo dentro da sala limpa branca

O Telescópio Espacial James Webb é descarregado e elevado verticalmente na sala limpa do Centro Espacial da Guiana, na Guiana Francesa, em 15 de outubro de 2021.


NASA / Chris Jenn



O principal projeto do telescópio é explorar como as galáxias se formaram e crescem após o Big Bang – e perscrutar as profundezas do universo para capturar imagens das primeiras galáxias já formadas. Suas câmeras infravermelhas são tão poderosas e precisas que podem localizar uma abelha a 240.000 milhas – a distância entre a Terra e a lua.

Webb também ajudará os astrônomos a investigar mistérios que eles não pensaram quando a NASA projetou o telescópio.

“Webb tem esse amplo poder de revelar o inesperado. Podemos planejar o que achamos que veremos, mas no final do dia, sabemos que a natureza muitas vezes nos surpreenderá”, disse Klaus Pontopedan, cientista de sites da Space Telescope Science Institute, em uma coletiva de imprensa em 18 de novembro.

A NASA espera que o telescópio investigue os segredos do universo por pelo menos uma década. Até o primeiro ano do telescópio no espaço, disse Pontopedan, ele estava lotado, com quase 400 trabalhos de pesquisa de milhares de cientistas de todo o mundo.

Desde a observação de Marte à exploração de galáxias antigas, aqui estão alguns dos projetos mais interessantes que Webb – o telescópio espacial mais poderoso de todos os tempos – deve enfrentar em seu primeiro ano:

A luz das primeiras galáxias ainda está viajando para a Terra e Webb pode descobri-la

Imagem de campo ultra-profundo do Hubble de 10.000 galáxias cintilando com luz

O Hubble Ultra-Depth Field é a forma mais profunda de luz visível no universo. Ele contém aproximadamente 10.000 galáxias.


NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) e a equipe HUDF



Como o telescópio está olhando para longe, também está olhando para trás no tempo. Isso porque a luz leva tempo para viajar. Quando você olha para o sol – por favor, não! – Você vê a luz que nossa estrela emitiu oito minutos atrás. Quando o Hubble olha para galáxias distantes, ele vê a luz de bilhões de anos atrás, 400 milhões de anos após o Big Bang.

“Temos uma história de 13,8 bilhões de anos – o universo – e estamos perdendo alguns parágrafos importantes no primeiro capítulo da história”, disse Amber Straw, cientista da equipe Webb da NASA, em 18 de novembro. instruções. “O JWST foi projetado para nos ajudar a encontrar essas primeiras galáxias.”

Espera-se que Webb descubra galáxias que se formaram quando o universo tinha apenas 100 milhões de anos.

É 100 vezes mais poderoso que o Hubble. Ele também usa luz infravermelha, que tem comprimentos de onda que podem atravessar nuvens de poeira que podem obscurecer a visão do Hubble, e que depende da luz visível.

Webb deve olhar profundamente no universo e descobrir galáxias – as primeiras galáxias a se formarem após o Big Bang – muito distantes e fracas para serem capturadas pelo Hubble.

A busca pelo ouro forjado por meio das colisões mais violentas do universo

colisão de estrela de nêutrons

Uma simulação de computador gigante de um par de estrelas de nêutrons colidindo, se fundindo e formando um buraco negro.


NASA Goddard



Nos últimos seis anos, Detectores de ondas gravitacionais Na Terra, ondulações no espaço-tempo causadas pelos eventos mais violentos do universo foram detectadas: buracos negros e estrelas de nêutrons colidindo entre si.

Os cientistas acreditam que essas colisões Forjou a maioria dos elementos pesados ​​do universoComo prata, ouro e platina. Webb tentará confirmar isso focalizando colisões distantes de estrelas de nêutrons – os núcleos densos de estrelas que colapsaram, ejetaram suas camadas externas e morreram.

Webb será capaz de analisar todo o espectro de luz infravermelha dessas colisões. Isso permitirá que os astrônomos identifiquem elementos individuais como ouro ou platina nos destroços da explosão, com base em seus comprimentos de onda de luz.

Esse método, chamado espectroscopia, ajudará os astrônomos a aprender sobre outros objetos que Webb também usa para estudar.

“Os espectros serão o grosso da ciência”, disse Antonella Nota, cientista da Webb que chefia o escritório da Agência Espacial Européia no Instituto de Ciência do Telescópio Espacial, em entrevista coletiva. “Enquanto uma imagem, dizemos, vale 1.000 palavras, os espectros para os astrônomos são de apenas 1.000 imagens.”

O primeiro vislumbre da atmosfera de planetas que poderiam hospedar vida

A impressão de um artista do planeta K2-18b, sua estrela hospedeira e planeta companheiro é mostrada neste sistema.  K2-18b é agora o único exoplaneta na Terra que hospeda água e temperaturas que poderiam suportar vida.  Os pesquisadores da UCLA usaram dados de arquivo de 2016 e 2017 capturados pelo telescópio espacial Hubble da NASA / ESA e desenvolveram algoritmos de código aberto para analisar a luz das estrelas filtrada pela atmosfera do K2-18b.  Os resultados revelaram a assinatura molecular do vapor d'água, que também indica a presença de hidrogênio e hélio na atmosfera do planeta.

Impressão artística do planeta extrasolar K2-18b.


ESA / Hubble, M. Grain Knives



Quando não está ocupado estudando os objetos massivos e galáxias antigas do universo, Webb procura ambientes menos extremos, mundos onde as condições podem ser adequadas para dar vida à vida.

Exoplanetas – mundos orbitando outras estrelas – dificilmente eram uma área de estudo quando a NASA começou a projetar Webb. Duas décadas depois, os astrônomos identificaram dezenas de exoplanetas que poderiam ser temperados o suficiente para a vida alienígena. Não é muito frio, nem muito quente, e só é adequado para água – mas apenas se tiver uma vibração hospitaleira.

Webb observará exoplanetas habitáveis ​​passando na frente de suas estrelas e analisará os espectros da luz das estrelas brilhando através da atmosfera dos planetas. Esta espectroscopia dirá aos cientistas se o ar em outros mundos contém compostos que podem indicar vida, como dióxido de carbono, metano ou água.

“Este telescópio é definitivamente nosso próximo grande passo em nossa busca por planetas potencialmente habitáveis”, disse Strawon.

Espelho octógono dourado do telescópio espacial James Webb na grande sala limpa branca

O Telescópio Espacial James Webb na Sala de Pesquisa Northrop Grumman em Redondo Beach, Califórnia, em 4 de março de 2020.


NASA / Chris Jenn



Estes não são necessariamente planetas semelhantes à Terra. Estrelas como o Sol são tão grandes e brilhantes que Webb não seria capaz de ver os minúsculos planetas semelhantes à Terra em órbita. Esse é o trabalho do próximo grande telescópio espacial. Em vez disso, Webb observará planetas rochosos que orbitam estrelas menores e mais fracas.

Alguns de seus primeiros alvos serão planetas orbitando uma pequena estrela, TRAPPIST-1, a apenas 39 anos-luz de distância.

A estrela tem sete planetas rochosos, três dos quais estão em sua “Zona Cachinhos Dourados”, o que significa que está à distância certa para que as temperaturas permitam a existência de água líquida em suas superfícies.

trapista 1 Descubra a natureza dos sete planetas do tamanho da Terra 7

Uma exibição artística de como poderia ser na superfície do planeta TRAPPIST-1f.

NASA / JPL-Caltech


Webb também foi configurado para dar zoom em planetas inabitáveis, mas eles são incrivelmente extremos. Pelo menos um dos planetas em sua lista está tão perto de sua estrela que sua superfície está derretida e pode até chover lava lá. Webb deve ser capaz de detectar chuva de lava.

O telescópio também examinará todos os objetos em nosso sistema solar, começando com Marte e avançando em direção aos corpos gelados atrás de Plutão.

Nesses planetas, estrelas e galáxias, próximos e distantes, Webb certamente revelará grandes surpresas.

“Também é provável que Webb revele novas questões que as futuras gerações de cientistas terão que responder – algumas das quais podem ainda não ter nascido”, disse Pontopedan.

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