Alguma vez imaginou que podia olhar cerca de cinco mil milhões de anos para trás — ou mesmo 13 mil milhões de anos — e ver como era o universo nessa altura? Agora basta ligar o ecrã e deixar-se hipnotizar pelas imagens recolhidas pelo telescópio espacial James Webb, o maior observatório alguma vez colocado no espaço.
Olhar o universo com infravermelhos. O que traz de novo o telescópio Webb?
Esta terça-feira, foram divulgadas cinco imagens de alta resolução do espaço, que resultaram de um esforço conjunto entre a NASA (agência espacial norte-americana), a Agência Espacial Europeia (ESA) e a Agência Espacial Canadiana (CSA), mas também de várias empresas e universidades.
As imagens que estão prestes a ver vão ‘rebentar convosco’ [tradução literal de ‘blow you away’]”, disse Dennis Andrucyk, diretor do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, na antecipação das novas imagens.
Vamos ver o universo como nunca o vimos antes, disse Bill Nelson, diretor da NASA: formação de estrelas, buracos negros devoradores e, graças aos infravermelhos, ver através das nuvens de poeiras. “Vamos ver coisas que nem sabíamos que podíamos perguntar por elas.”
It's here–the deepest, sharpest infrared view of the universe to date: Webb's First Deep Field.
Previewed by @POTUS on July 11, it shows galaxies once invisible to us. The full set of @NASAWebb's first full-color images & data will be revealed July 12: https://t.co/63zxpNDi4I pic.twitter.com/zAr7YoFZ8C
— NASA (@NASA) July 11, 2022
O diretor da NASA, e antigo senador norte-americano, disse que seria possível ver até 13,5 mil milhões de anos atrás — pouco depois da formação do universo há cerca de 13,8 mil milhões de anos. E o telescópio James Webb tem combustível para 20 anos de trabalho no espaço.
Michelle R. Jones, chefe do gabinete de comunicação do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, disse que uma das coisas incríveis sobre as imagens do telescópio James Webb é que o observatório estava a ser controlado a um milhão de milhas de distância (o equivalente a mais de 1,6 milhões de quilómetros).
Galáxias vermelhas como pequenas joias têm mais de 13 mil milhões de anos
NASA, ESA, CSA, STScI
A primeira imagem divulgada (e explicada) do telescópio espacial James Webb foi a fotografia de campo profundo que mostra várias galáxias. Jane Rigby, cientista de operações do telescópio, explicou que não é possível olhar para o universo sem encontrar nada: “Para todo o lado onde olhamos há galáxias”.
Há um grupo de galáxias, o cluster SMACS 0723, retratadas pela mesma altura que o Sol e a Terra se formaram, há cerca de 4,6 mil milhões de anos. A gravidade exercida por este conjunto de galáxias distorce as galáxias que se encontram na proximidade, que aparecem esticadas e repuxadas — tal como Albert Einstein previu que aconteceria.
Se fizermos zoom na imagem, conseguimos ver conjuntos de estrelas a formarem-se dentro das galáxias, são os pontos brancos que aparecem como pipocas”, disse Jane Rigby.
No fundo da imagem aparecem galáxias vermelhas e “foi para isto que construímos o telescópio”, disse a cientista. “Estamos a vê-las como elas seriam há mais de 13 mil milhões de anos — menos de um milhão de anos depois do Big Bang.” Dito de outra maneira: a luz que o telescópio conseguiu agora captar e transformar em imagem foi emitida pelas galáxias há mais de 13 mil milhões de anos — o que dá uma perspetiva sobre a imensidão do universo.
O telescópio espacial com as suas múltiplas “pequenas portas” é capaz de analisar vários objetos ao mesmo tempo. Neste caso, foram 48 galáxias “num campo que é aproximadamente o tamanho de um grão de areia à distância de um braço“, lê-se no site da NASA. O Webb também conseguiu analisar os elementos que compõem essas galáxias distantes e antigas, como hidrogénio e oxigénio. Por comparação com as galáxias próximas, e cujas imagens anteriormente recolhidas mostram um momento mais recente, será possível perceber como mudaram as galáxias ao longo de milhares de milhões de anos.
Se com o telescópio espacial Hubble seriam precisas semanas para conseguir uma imagem de campo profundo, com o telescópio Webb foi possível ter esta imagem “antes do pequeno-almoço”, ilustrou a cientista. Jane Rigby disse que teremos novas descobertas todas as semanas.
O exoplaneta, a mais de um milhão de anos-luz de distância, com vapor de água na atmosfera
NASA, ESA, CSA, STScI
A segunda imagem não é uma fotografia, mas uma ilustração. O telescópio espacial James Webb captou, indiretamente, um exoplaneta mais ou menos do tamanho de Júpiter (mas com metade da massa de Júpiter) e analisou a sua composição. Esta observação foi feita quando o exoplaneta (de fora do nosso sistema solar) passava em frente à estrela à qual está ligado.
À medida que a luz vinda da estrela atravessa a atmosfera do exoplaneta, é possível registá-la usando os equipamentos de infravermelho do telescópio. Essa luz é então decomposta nos vários comprimentos de onda, que é como dividir a luz num extenso arco-íris de cores que os nossos olhos não conseguem normalmente detetar.
Estes equipamentos de infra-vermelhos do telescópio espacial Webb permitem ver pormenores nunca antes vistos ou registados por qualquer outro observatório na Terra ou no espaço, explicou Knicole Colon, especialista em exoplanetas.
▲ Demonstração do método indireto usado para analisar a atmosfera do exoplaneta com base na radiação da estrela que atravessa essa atmosfera
NASA, ESA, CSA, STScI
Na atmosfera do planeta WASP-96 b, a mais de mil de anos-luz de distância (e cada ano-luz são 9,46 biliões de quilómetros), foi encontrado vapor de água e aquilo que parecem ser nuvens e nevoeiro. O que o telescópio fez foi detetar a assinatura química do vapor de água neste planeta, que depois pode ser representada num gráfico.
O WASP-96 b orbita uma estrela aproximadamente do tamanho do Sol, mas encontra-se mais próximo da estrela do que Mercúrio está do Sol, o que faz com que seja extremamente quente.
Mas este é apenas o primeiro exoplaneta observado pelo Webb. Daqui para a frente, o telescópio vai procurar exoplanetas mais pequenos, logo mais difíceis de detetar e estudar, mas também vai estudar os planetas do sistema solar, de Marte para o exterior, assim como os asteroides e cometas.
As diferentes cores da morte de uma estrela do tamanho do Sol
NASA, ESA, CSA, STScI
A nebulosa do Anel do Sul (ou NGC 3132), na constelação Vela, está bem estudada, o que justifica que também tenha sido escolhida como um dos primeiros objetos a fotografar pelo telescópio James Webb — assim é possível comparar com as imagens já registadas antes.
A nebulosa planetária é causada pela morte de uma estrela, uma anã branca do tamanho do Sol, que expeliu grande parte da sua massa em ondas sucessivas (que se veem nas imagens), explicou Karl Gordun, cientista dos instrumentos no telescópio Webb.
Numa das imagens, onde são captados os raios infravermelhos mais próximos da luz visível, o exterior a laranja é resultado sobretudo do hidrogénio molecular recém formado como resultado da expansão desta estrela — uma morte lenta com a libertação das camadas exteriores ao longo do tempo — e o interior azul deve-se a gás ionizado — ou seja, com carga elétrica — por ação do núcleo extremamente quente da estrela em fim de vida.
A outra imagem tem cores diferentes, porque a região dos raios infravermelhos detetados (a meio do espetro de infravermelhos e mais longe da luz visível) capta outros processos físicos. O laranja é substituído por azul que, agora, representa moléculas de hidrocarbonetos que se formam na superfície das poeiras expelidas, mas o centro continua a mostrar a grande quantidade de gás ionizado.
Mas a grande surpresa estava no centro da nebulosa. “Sabia-se que era uma estrela binária, mas nunca tínhamos visto bem a estrela que tinha provocado a nebulosa. Agora vemo-la a vermelho, porque está rodeada de poeiras”, disse Karl Gordun, especializado neste modo de captação das imagens. Aliás, com esta forma de observação é possível ver nitidamente as duas estrelas que formam o sistema estelar binário a cerca de dois mil anos luz da Terra (qualquer coisa como 19 mil biliões de quilómetros de distância).
As duas imagens mostram como é importante observar os objetos em diferentes comprimentos de onda. Noutras imagens, a aplicação de filtros permite destacar pormenores, obter mais informação das imagens e, também, torná-las bem mais bonitas.
O quinteto de Stephan, a maior imagem até ao momento
NASA, ESA, CSA, STScI
O quinteto de Stephan (ou Hickson Compact Group 92), como o nome indica, representa cinco objetos celestes — neste caso, cinco galáxias onde se combinam as imagens da câmara de infravermelhos próximos (NIRCam) e com as do instrumento de infravermelhos médios (MIRI).
Esta é a maior imagem captada pelo telescópio James Webb — equivale a um quinto do diâmetro da Lua —, tem mais de 150 milhões de pixels e é composta de quase mil imagens individuais.
A galáxia à esquerda na imagem está mais próxima de nós (a 40 milhões de anos-luz), mas as restantes quatro estão a cerca de 300 milhões de anos-luz, explicou Giovanna Giardino, cientista no NIRSpec do Webb, a partir das instalações da ESA na Europa. Os cerca de 2,8 mil triliões de quilómetros (um número com 22 dígitos) que nos separam destas quatro galáxias são, ainda assim, relativamente próximos à escala do universo.
Estas quatro galáxias estão presas numa interação próxima: “Uma espécie de dança cósmica motivada pela gravidade”, descreveu a cientista. Duas delas estão mesmo em processo de fusão. A imagem torna-se tão importante porque permite ver como esta interação molda a evolução das galáxias ao longo do tempo, disse Giovanna Giardino.
A alta resolução da imagem permite ver as estrelas na galáxia mais próxima (a da esquerda), mas também o resultado da colisão entre duas galáxias — o gás quente em tons de vermelho — onde se estão a formar novas estrelas, explicou Mark McCaughrean, conselheiro sénior para a Ciência e Exploração, também a partir da ESA. As estrelas em fim de vida, na galáxia mais próxima, aparecem a vermelho por causa das poeiras que as envolvem.
Esta imagem capta, de certa forma, a evolução das galáxias no universo ao longo dos 13,8 mil milhões de anos”, contou Mark McCaughrean.
As estrelas à volta da imagem são aquelas que nos estão mais próximas e fazem parte da nossa galáxia, a Via Láctea; depois, o quinteto de Stephan a cerca de 300 milhões de anos-luz; e, por fim, as galáxias que aparecem mais pequenas em volta do quinteto e que estão muito mais distantes.
Se a imagem que combina os raios infravermelhos mais próximos da luz visível com os que estão a uma distância um pouco maior, a imagem que só usa o segundo tipo de infravermelhos revela algo extraordinário: um grande buraco negro ativo no centro da galáxia que está mais acima. “Não é possível ver o buraco negro, mas é possível ver a matéria que rodopia e está a ser engolida por este monstro cósmico”, mostrou Giovanna Giardino. À medida que a matéria cai no buraco negro aquele e emite luz, numa luminosidade que aqui representa 40 mil milhões de vezes a do nosso Sol.
Fazendo zoom na zona do buraco negro é possível analisar a composição e temperatura dos gases com vários comprimentos de onda dando uma informação muito completa.
Revelado o nascimento de estrelas na nebulosa Carina
NASA, ESA, CSA, STScI
A câmara de infravermelhos mais próximos do telescópio espacial James Webb expôs uma região até agora desconhecida: o “berçário” de novas estrelas na nebulosa Carina. Uma nebulosa na Via Láctea, a cerca de 7.600 de anos-luz da Terra (71.900 biliões de quilómetros).
Além dos pormenores revelados com este tipo de imagem, a tecnologia permite também ver profundidade e textura na crista da nebulosa e na área envolvente. Bolhas, cavidades e jatos que são emitidos pelas estrelas que estão a nascer. “Vemos exemplos de estruturas que nem sabemos o que são. O que está a acontecer aqui”, disse Amber Straughn, responsável pela comunicação do projeto Webb, apontando para uma área específica na imagem.
“Cada ponto de luz que vemos aqui é uma estrela individual e muitas destas, muito provavelmente, também têm planetas. Isto lembra-me que o nosso Sol e os nossos planetas [do sistema solar], e em última análise nós, somos formados pelo mesmo tipo de materiais que vemos aqui“, concluiu. “Nós, humanos, estamos realmente ligados ao universo, somos feitos da mesma matéria.”
A primeira imagem foi revelada primeiro a Joe Biden e Kamala Harris que pareciam duas crianças
A primeira imagem do telescópio, que foi lançado no espaço no dia 25 de dezembro de 2021, foi divulgada esta segunda-feira pela NASA (agência espacial norte-americana) na presença de Joe Biden e Kamala Harris. A imagem mostra um pedaço do céu com “aproximadamente a dimensão de um grão de areia”, o conjunto de galáxias SMACS 0723.
Bill Nelson descreveu a reação do Presidente e da vice-Presidente dos Estados Unidos como a excitação típica das crianças, com muitas perguntas.
O programa dedicado ao Webb continua esta quarta-feira e pode ser seguido em direto no canal de televisão da NASA (no site ou YouTube). E pode usar o mesmo canal para rever os acontecimentos desta terça-feira, que analisaram e explicaram as imagens captadas pelo telescópio espacial James Webb, um projeto que exigiu 20 anos de preparação, e a importância que terão para a investigação das origens do universo.
Última atualização às 20h20
Correção (15-07-2022): o exoplaneta encontra-se a mais de mil anos-luz (e não, mais de um milhão).
