O Hubble revolucionou a astrofísica. James Webb está apenas começando

A jornada de Papai Noel e Rudolph pelo mundo não foi a jornada mais longa a começar no dia de Natal de 2021. Com efeito, essa viagem começou quando um poderoso foguete Ariane 5 saltou de uma plataforma de lançamento na Guiana Francesa e trovejou no céu. O foguete carregava o telescópio mais caro já construído por humanos: o Telescópio Espacial James Webb, ou JWST. A humanidade estava novamente explorando os cantos mais profundos do Universo, desta vez enviando um novo e poderoso telescópio para um local a um milhão de quilômetros de distância da Terra.

O JWST é frequentemente descrito como um substituto para o antigo e altamente bem sucedido Telescópio Espacial Hubble. Isso não é exatamente correto, e a comparação deturpa a maneira como cada telescópio funciona. Enquanto o Hubble se concentra na luz visível, o JWST é sensível ao infravermelho.

O Hubble ainda é o bicho-papão quando se trata do espectro visível, mas o JWST amplia os poderes de observação dos astrônomos. Ao criar imagens de luz infravermelha de forma eficaz, dá aos cientistas os meios para olhar para um ponto muito mais distante no tempo, logo após o início do Universo quando as primeiras estrelas e galáxias começarem a queimar. Também dá aos astrônomos a capacidade de fazer imagens diretas de exoplanetas, planetas que orbitam estrelas diferentes da nossa.

Em 12 de julho, o telescópio JWST divulgou suas primeiras imagens com grande alarde. As imagens se destacaram mais por sua beleza do que por seu valor científico imediato. Elas incluíam galáxias distantes, incluindo o Quinteto de Stephan, um grupo de cinco galáxias que apareceu no clássico de Natal "A Felicidade Não Se Compra, de 1946. Elas mostravam estrelas nascendo e uma que estava morrendo.

Essas imagens certamente tinham um fator fantástico de "Je-sus!", mas agora é hora dos cientistas se dedicarem ao trabalho de produzir descobertas científicas e publicá-las. Embora todo cientista tenha seu corpo astronômico favorito para a imagem, uma das avenidas de pesquisa mais esperadas que o JWST abriu é a capacidade de explorar o que apenas a luz infravermelha pode revelar.

A história do Universo começa com o Big Bang, que foi seguido por um período de tempo durante o qual o Universo estava quente e brilhante. Este período inicial quente foi quando o hidrogênio e o hélio -os elementos primordiais que compuseram o Universo primitivo- foram formados.

À medida que o Universo se expandia e esfriava, seu brilho inicial desapareceu. Cerca de 380.000 anos após o Big Bang, o Universo ficou totalmente escuro, tão escuro que os astrônomos chamam esse período de Idade das Trevas Cósmica. Foi nessa época que o hidrogênio e o hélio se condensaram. Após 100 milhões a 200 milhões de anos, nuvens de hidrogênio e hélio tornaram-se tão densas e quentes que começaram a sofrer fusão nuclear, e as primeiras estrelas nasceram.

Essas estrelas eram monstros. Eram centenas de vezes maiores que o Sol, e brilhavam como incandescentes, mas tiveram vida curta. Você pensaria que vê-los seria fácil. Elas são faróis brilhantes e inconfundíveis desde os primórdios dos tempos. No entanto, o Universo prega peças em nós.

O Universo vem se expandindo desde que começou com o Big Bang. À medida que se expande, também estica a luz que viaja através dele. As primeiras estrelas brilhantes e branco-azuladas do Universo emitiram luz em comprimentos de onda muito curtos. No entanto, a expansão do Universo esticou aquela luz azul de comprimento de onda curto para um verde de comprimento de onda mais longo, depois mais ainda para amarelo e, finalmente, para laranja e vermelho.

Estendida ainda mais, a luz das estrelas primordiais atingiu o infravermelho. Essa parte do espectro é invisível ao olho humano e até mesmo ao venerável Telescópio Espacial Hubble, mas é exatamente o que o JWST foi projetado para capturar e renderizar.

Assim, o JWST poderá ver as primeiras estrelas e galáxias, corpos celestes que se formaram apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang. Embora os dados que o JWST obteve até agora sejam notavelmente novos e recentes, os pesquisadores já relataram ter visto duas galáxias incrivelmente distantes e, portanto, incrivelmente antigas.

Essas galáxias existiram cerca de 300 milhões a 400 milhões de anos após o início do Universo, quando tinha apenas 2% a 3% de sua idade atual. Se pensarmos no Universo como uma pessoa de 40 anos, as imagens dessas galáxias estão nos mostrando o Universo com um ano de idade. Literalmente, o JWST tirou fotos da creche de bebês do Cosmos.

Este é apenas o começo da história. Duas outras equipes de pesquisadores afirmam ter encontrado galáxias ainda mais distantes e mais antigas que se formaram talvez 100 milhões de anos após o Big Bang. Esta é a época em que se pensa que as primeiras estrelas se formaram. Esses relatórios são altamente preliminares e precisam de confirmação adicional, mas seus projetistas construíram o telescópio para fazer exatamente isso. Em um ano ou dois, podemos ter imagens das primeiras estrelas.

É importante lembrar o tesouro de conhecimento que o Telescópio Espacial Hubble nos revelou quando pensamos no que podemos esperar aprender com os dados do JWST no futuro. O Hubble foi lançado em 1990 e está em operação há três décadas. Durante esse tempo, revolucionou nossas ideias sobre astronomia mais de uma vez.

Em contraste, os dados do JWST estão disponíveis para astrônomos profissionais há apenas alguns meses e há um longo futuro pela frente. Espera-se que o JWST opere por cinco a 10 anos antes de usar os consumíveis de bordo que o mantêm operacional. Os astrônomos esperam uma explosão de novos resultados nos próximos anos. Essas primeiras galáxias antigas sejam apenas o começo.

No entanto, enquanto estes resultados espetaculares não cheguem, podemos nos deleitar com astrofotografias igualmente espetaculares que o JWST nos brindou recentemente de um par de novas composições tiradas pela NIRCam infravermelho do observador que mostram a aurora de Júpiter e características únicas em detalhes igualmente impressionantes.

Contra um pano de fundo escuro cheio de pontos nebulosos que provavelmente são galáxias distantes, a visão ampla mostra as duas luas do planeta, Amalteia e Adrastea, e seus anéis. De acordo com a Agência Espacial Europeia, que divulgou as imagens, os halos empoeirados mostrados são um milhão de vezes mais fracos do que a massa gasosa que circundam.

Para o close-up, os astrônomos aplicaram três filtros à NIRCam para capturar os pequenos detalhes do maior planeta do nosso sistema solar. Concentrando-se na atmosfera joviana, a imagem mostra duas auroras polares brilhando em tons de vermelho, com verdes e amarelos brilhantes girando ao redor.

- "Um terceiro filtro, mapeado para azuis, mostra a luz refletida de uma nuvem principal mais profunda. A Grande Mancha Vermelha, uma famosa tempestade tão grande que poderia engolir a Terra, aparece branca nessas vistas, assim como outras nuvens porque refletem muita luz solar", diz a agência .

Como o olho humano não pode ver a luz infravermelha, a cientista Judy Schmidt colaborou com astrônomos para tornar visíveis os detalhes do planeta.