Nós, humanos, temos uma fome insaciável de entender o Universo. Como Carl Sagan disse: "Compreender é êxtase". Mas, para entender o universo, precisamos de maneiras cada vez melhores de observá-lo. E isso significa uma coisa: telescópios grandes, enormes e enormes.
Nesta série, veremos seis dos super telescópios do mundo:
- O Telescópio Gigante de Magalhães
- O Telescópio Extremamente Grande
- Telescópio de 30 metros
- O telescópio extremamente grande europeu
- O grande telescópio de pesquisa sinóptica
- O Telescópio Espacial James Webb
- O telescópio de pesquisa por infravermelho de campo amplo
O Telescópio Espacial James Webb “> O Telescópio Espacial James Webb (JWST, ou Webb) pode ser o mais ansiosamente esperado dos Super Telescópios. Talvez porque tenha sofrido um caminho torturado a caminho de ser construído. Ou talvez por ser diferente dos outros super telescópios, a 1,5 milhão de quilômetros da Terra, uma vez que está em operação.
Se você acompanha o drama por trás da Webb, saberá que os excedentes de custo quase causaram o cancelamento. Seria uma pena.
O JWST fabrica cerveja desde 1996, mas sofreu alguns solavancos ao longo da estrada. Essa estrada e seus solavancos foram discutidos em outros lugares, então o que se segue é um breve resumo.
As estimativas iniciais para o JWST eram um preço de US $ 1,6 bilhão e uma data de lançamento de 2011. Mas os custos aumentaram e houve outros problemas. Isso levou a Câmara dos Deputados dos EUA a cancelar o projeto em 2011. No entanto, no final do mesmo ano, o Congresso dos EUA reverteu o cancelamento. Eventualmente, o custo final do Webb chegou a US $ 8,8 bilhões, com uma data de lançamento definida para outubro de 2018. Isso significa que a primeira luz do JWST será muito mais cedo que os outros super telescópios.
O Webb foi concebido como um sucessor do Telescópio Espacial Hubble, que está em operação desde 1990. Mas o Hubble está na órbita baixa da terra e tem um espelho primário de 2,4 metros. O JWST estará localizado em órbita no ponto LaGrange 2 e seu espelho principal terá 6,5 metros. O Hubble observa nos espectros quase ultravioleta, visível e infravermelho próximo, enquanto o Webb observa na luz visível de longo comprimento de onda (vermelho alaranjado), através do infravermelho próximo ao infravermelho médio. Isso tem algumas implicações importantes para a ciência produzida pelo Webb.
O James Webb é construído em torno de quatro instrumentos:
- A câmera infravermelha próxima (NIRCam)
- O espectrógrafo infravermelho próximo (NIRSpec)
- O instrumento infravermelho médio (MIRI)
- O sensor de orientação fina / sensor de infravermelho próximo e espectrógrafo sem fenda (FGS / NIRISS)
A NIRCam é o principal gerador de imagens da Webb. Ele observará a formação das primeiras estrelas e galáxias, a população de estrelas nas galáxias próximas, os objetos do cinturão de Kuiper e as estrelas jovens na Via Láctea. O NIRCam é equipado com parágrafos coronários, que bloqueiam a luz de objetos brilhantes para observar objetos mais escuros nas proximidades.
O NIRSpec operará em uma faixa de 0 a 5 mícrons. Seu espectrógrafo dividirá a luz em um espectro. O espectro resultante nos fala sobre objetos, temperatura, massa e composição química. O NIRSpec observará 100 objetos de uma vez.
MIRI é uma câmera e um espectrógrafo. Ele verá a luz vermelha deslocada de galáxias distantes, estrelas recém-formadas, objetos no Cinturão de Kuiper e cometas fracas. A câmera da MIRI fornecerá imagens de campo amplo e banda larga que serão classificadas com as imagens surpreendentes que o Hubble nos forneceu uma dieta constante. O espectrógrafo fornecerá detalhes físicos dos objetos distantes que observará.
A parte do sensor de orientação fina do FGS / NIRISS fornecerá à Webb a precisão necessária para produzir imagens de alta qualidade. O NIRISS é um instrumento especializado que opera em três modos. Ele investigará a primeira detecção de luz, detecção e caracterização de exoplanetas e espectroscopia de trânsito de exoplanetas.
O objetivo geral do JWST, juntamente com muitos outros telescópios, é entender o Universo e nossas origens. O Webb investigará quatro grandes temas:
- Primeira luz e reionização: Nos estágios iniciais do universo, não havia luz. O universo era opaco. Eventualmente, enquanto esfriava, os fótons podiam viajar mais livremente. Então, provavelmente centenas de milhões de anos após o Big Bang, as primeiras fontes de luz se formaram: estrelas. Mas não sabemos quando ou que tipos de estrelas.
- Como as galáxias se montam: Estamos acostumados a ver imagens impressionantes das grandes galáxias espirais que existem na Space Magazine. Mas as galáxias nem sempre eram assim. As galáxias primitivas costumavam ser pequenas e desajeitadas. Como eles se formaram nas formas que vemos hoje?
- O nascimento de estrelas e sistemas protoplanetários: Os olhos afiados de Webb espiarão diretamente através de nuvens de poeira que "escopos como o Hubble não conseguem enxergar". Essas nuvens de poeira estão onde as estrelas estão se formando e seus sistemas protoplanetários. O que vemos lá nos diz muito sobre a formação de nosso próprio sistema solar, além de esclarecer muitas outras questões.
- Planetas e as origens da vida: Agora sabemos que exoplanetas são comuns. Encontramos milhares deles orbitando todos os tipos de estrelas. Mas ainda sabemos muito pouco sobre eles, como a atmosfera comum e se os elementos básicos da vida são comuns.
Todos esses são tópicos obviamente fascinantes. Mas em nossos dias atuais, um deles se destaca entre os outros: planetas e origens da vida.
A recente descoberta do sistema TRAPPIST 1 deixa as pessoas entusiasmadas com a possibilidade de descobrir a vida em outro sistema solar. O TRAPPIST 1 possui 7 planetas terrestres e 3 deles estão na zona habitável. Foi uma grande notícia em fevereiro de 2017. O burburinho ainda é palpável e as pessoas aguardam ansiosamente mais notícias sobre o sistema. É aí que entra o JWST.
Uma grande questão em torno do sistema TRAPPIST é: "Os planetas têm atmosferas?" O Webb pode nos ajudar a responder a isso.
O instrumento NIRSpec no JWST poderá detectar qualquer atmosfera ao redor dos planetas. Talvez o mais importante seja que seja capaz de investigar as atmosferas e nos contar sobre sua composição. Saberemos se as atmosferas, se existirem, contêm gases de efeito estufa. O Webb também pode detectar produtos químicos como ozônio e metano, que são bioassinaturas e pode nos dizer se a vida pode estar presente nesses planetas.
Você poderia dizer que se o James Webb fosse capaz de detectar atmosferas nos planetas do TRAPPIST 1 e confirmar a existência de produtos químicos de biossinatura lá, ele já teria feito seu trabalho. Mesmo que parasse de funcionar depois disso. Isso provavelmente é absurdo. Mas ainda assim, a possibilidade está aí.
A ciência que o JWST fornecerá é extremamente intrigante. Mas ainda não estamos lá. Ainda há o assunto do lançamento do JWST e sua implantação complicada.
O espelho principal do JWST é muito maior que o do Hubble. Tem 6,5 metros de diâmetro, contra 2,4 metros no Hubble. O Hubble não foi um problema para o lançamento, apesar de ser tão grande quanto um ônibus escolar. Foi colocado dentro de um ônibus espacial e implantado pelo Canadarm em baixa órbita terrestre. Isso não funcionará para o James Webb.
O Webb precisa ser lançado a bordo de um foguete para ser enviado a L2, seu eventual lar. E para ser lançado a bordo de seu foguete, ele precisa caber em um espaço de carga no nariz do foguete. Isso significa que deve ser dobrado.
O espelho, composto por 18 segmentos, é dobrado em três dentro do foguete e desdobrado a caminho de L2. As antenas e as células solares também precisam se desdobrar.
Ao contrário do Hubble, o Webb precisa ser extremamente frio para fazer seu trabalho. Ele tem um cooler criogênico para ajudar nisso, mas também possui um enorme guarda-sol. Esse para-sol tem cinco camadas e é muito grande.
Precisamos de todos esses componentes para implantar para que o Webb faça suas coisas. E nada como isso foi tentado antes.
O lançamento do Webb está a apenas 7 meses. Isso é muito próximo, considerando que o projeto quase foi cancelado. Há uma cornucópia de ciência a ser feita quando estiver funcionando.
Mas ainda não chegamos lá e teremos que passar pelo lançamento e implantação estressantes antes que possamos realmente ficar animados.
