Há exatamente um ano, astrônomos divulgaram as primeiras imagens científicas feitas com o telescópio James Webb, o que causou euforia em muita gente.
Os meses seguintes também trouxeram fotografias revolucionárias do céu, cada uma das quais ultrapassou os limites de nosso conhecimento de astronomia, enriquecendo nossa compreensão do universo.
Você não tem a impressão de que gradualmente falamos cada vez menos sobre o telescópio Hubble e, principalmente, recebemos novas mensagens relacionadas às observações de James Webb? Isso é apenas uma impressão. Mas o fato é que o Telescópio Espacial Hubble tirou fotos da melhor resolução e, às vezes, totalmente embaçadas, então as imagens icônicas (a Nebulosa da Quilha, os Pilares da Criação, a região de formação estelar na Pequena Nuvem de Magalhães) agora serão muito melhor. Afinal, chegou a hora de projetos completamente novos, inclusive para observações nas profundezas espaço. Portanto, pode-se escrever infinitamente sobre o trabalho do telescópio de James Webb. Claro, isso não significa que Hubble se foi, ele ainda está trabalhando bravamente no espaço, mas chegou a hora de seu sucessor.
Todos nos lembramos da foto do telescópio de James Webb na sala do térreo com o visor solar implantado, cuja eficácia depende de sua posição em órbita ao redor do ponto L2. E agora ele está em algum lugar nas profundezas do universo estudando o cosmos e fotografando objetos interessantes.
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Novos telescópios espaciais aparecerão em breve, mas o Webb continuará sendo o melhor
Webb (oficialmente JWST ou Telescópio Espacial James Webb) receberá em alguns meses outro companheiro em uma órbita próxima em torno de L2, a 1,5 milhão de quilômetros da Terra - o telescópio Euclides para uma pesquisa em larga escala do céu, que procurará sinais de a existência de energia escura e matéria escura Alguns anos depois, o telescópio Euclides será acompanhado por outro telescópio - Nancy Grace Roman (Nancy Grace Roman - gêmea de Hubble), que entrará na órbita da Terra. No entanto, é o James Webb que permanecerá por muito tempo como o maior telescópio espacial, com a melhor capacidade de visualizar os detalhes do cosmos mais próximo (o Sistema Solar) e dos confins mais distantes do Universo.
Mais tarde este ano marcará outro aniversário especial - 30 anos desde a "cirurgia ocular" de Hubble, a instalação de um instrumento que corrige a imagem borrada criada por um espelho mal polido. Isso foi feito em dezembro de 1993, mais de três anos após o lançamento deste telescópio em órbita.
O telescópio de James Webb não apresentava tais problemas e o desempenho de seus instrumentos superava as expectativas mais loucas dos astrônomos. Sim, cientistas e engenheiros tiveram um ano para passar por alguns momentos iniciais de estresse, pois alguns elementos relacionados ao instrumento MIRI para observações na faixa do infravermelho médio falharam duas vezes (no verão de 2022 e na primavera de 2023). Como o instrumento NIRISS (inverno de 2023), cujos problemas foram causados por raios cósmicos.
No entanto, o investimento em James Webb valeu a pena. O telescópio, segundo dados oficiais, custou 10 bilhões de dólares. Esse valor pode ser comparado, por exemplo, com 13 bilhões de dólares, que custam a construção do porta-aviões mais moderno da frota americana - o USS Gerald R. Ford. Não é uma comparação perfeita, mas mostra como o valor do dinheiro difere na astronomia e na tecnologia militar.
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O que renderam 12 meses de observações telescópicas?
Você pode ler mais sobre o telescópio, como é construído, seus segredos, controvérsias relacionadas ao nome em nossos textos anteriores. Mas é hora de resumir os resultados do ano de observações, destacar as descobertas mais interessantes e mostrar seu impacto na astronomia.
As vantagens que o Webb deu aos astrônomos são a capacidade de ver objetos já conhecidos com resolução ainda maior e ver coisas que antes escapavam à nossa atenção. Assim, os astrônomos receberam muitos dados que lhes permitirão melhorar as teorias existentes ou criar novas. Embora pareça muito trivial, as conquistas de Webb exigiram a cooperação de engenheiros e cientistas de todo o mundo.
Abaixo apresentamos uma coleção das imagens mais interessantes de telescópio James Webb, recebido até agora em 12 meses de observações.
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O que o Webb pesquisa? Dos asteroides mais próximos ao buraco negro mais distante
As primeiras observações comparativas mostraram o valor de poder ver o espaço simultaneamente na faixa do infravermelho próximo e na faixa do infravermelho médio, onde você pode ver estruturas muito mais frias e pouco visíveis. Estamos falando não apenas dos icônicos Pilares da Criação, mas também da observação dos objetos do Sistema Solar. O telescópio James Webb já explorou Júpiter e Saturno, forneceu as melhores imagens dos anéis de poeira de Netuno, bem como de Urano e suas muitas luas. Como o telescópio Webb viu Urano e seus anéis pode ser visto na imagem ampliada com os maiores satélites marcados:
Além dos planetas, o telescópio James Webb também mirou nas luas de Saturno, incluindo a superfície e as nuvens de Titã e a gelada Encélado, onde as emissões de gelo, vapor d'água e compostos orgânicos que compõem o tório ao redor do planeta foram observadas notavelmente bem.
Webb também permitiu que os cientistas observassem a colisão da sonda DART com o asteróide Dimorphos no outono passado, e este ano ajudou a confirmar a existência de uma categoria especialmente rara de cometas originários do cinturão de asteróides entre Marte e Júpiter. Os menores asteróides que Webb observou naquela região têm cerca de 100 m de diâmetro.
Estávamos interessados na observação do cometa Read pelo telescópio Webb. É muito interessante para os astrônomos porque contém água. Embora não devesse ser, dada a órbita do cometa no cinturão de asteróides, que é muito mais próxima do Sol do que as órbitas dos cometas além de Netuno. Existem visualizações e conclusões na mídia que são ainda mais impressionantes, mas os astrônomos estão satisfeitos com um diagrama como o da foto acima.
Os astrônomos também apontaram o telescópio para planetas extrasolares. Em janeiro, o telescópio Webb descobriu o primeiro planeta desse tipo, que se parece com a Terra, embora gire em torno de seu sol em uma órbita muito estreita com um período de dois dias. Com observações no infravermelho, James Webb conseguiu medir a temperatura na superfície do planeta rochoso Trappist-1 b e observou o disco de poeira ao redor da jovem estrela AU Microscopii, que sofre evolução dinâmica após a formação do planeta. Cada uma dessas observações possui a melhor resolução de dados. Os espectroscópios de Webb também descobriram atmosferas planetárias incomuns, como a atmosfera de silicato ao redor do planeta VHS 1256b.
A nuvem molecular Chamaeleon I parece impressionante na foto:
Quanto às estrelas, o telescópio Webb pode alcançar regiões onde estrelas jovens se formarão no futuro, como a nuvem molecular Chamaeleon I, onde foi detectado gelo, além de numerosos compostos orgânicos complexos que indicam a formação de planetas em torno de estrelas, que no futuro pode ser o início de uma vida desenvolvida. Na Nebulosa de Orion, a 1350 anos-luz de distância, o telescópio James Webb descobriu o composto mais complexo, o cátion metil, ponto de partida para a formação de formas complexas de carbono.
É assim que se parece a região da Nebulosa de Órion, onde os espectroscopistas descobriram a partícula carbonácea mais complexa conhecida fora do Sistema Solar. Imagens de NIRCam (infravermelho próximo) e MIRI (infravermelho médio):
Além de observar os estágios iniciais da formação de estrelas, como L1527, o telescópio Webb também observou os estágios finais da vida das estrelas, como a massiva e quente Wolf-Rayet 124, que se tornará uma supernova no futuro. Em ambos os casos, detalhes anteriormente invisíveis desses objetos foram registrados.
Basta olhar para essas fotos maravilhosas, onde à esquerda está a formação, o nascimento de uma estrela, e à direita está o estágio final da vida de uma estrela antiga:
Graças ao instrumento de infravermelho médio do MIRI, os remanescentes da supernova Cassiopeia A também podem ser vistos entre as muitas belas imagens. Embora já tenham sido vistos muitas vezes antes, foi o telescópio Webb que produziu imagens muito mais nítidas. E isso permitirá entender mais sobre os processos que levam às explosões de supernovas, porque formam uma matéria semelhante àquela da qual a Terra foi formada.
Veja como o telescópio viu Cassiopeia A. Aliás, foi possível ver essa nebulosa com as câmeras de infravermelho médio do MIRI.
O sistema solar, os objetos da Via Láctea são a área de observação mais próxima do telescópio Webb. No ano passado, o telescópio também observou outras galáxias muito mais distantes, como Andrômeda e as Nuvens de Magalhães. E aqueles em que você pode observar claramente os detalhes, por exemplo, as faixas de poeira na galáxia NGC 1433, que está a 46 milhões de anos-luz de distância, e analisar a evolução dos aglomerados de estrelas com base nas observações. E aqueles que estão a bilhões de anos-luz de distância de nós, para os quais apenas suas silhuetas e composição geral podem ser observadas.
As fotos realmente nítidas nos permitem ver detalhes da estrutura empoeirada da galáxia NGC1433 na faixa do infravermelho médio. A imagem foi tirada como parte do projeto PHANGS (High Angular Resolution Physics in Near Galaxies).
No entanto, mesmo neste último caso, o alcance do Webb é melhor do que qualquer instrumento disponível para nós hoje. É esta ferramenta de última geração que nos permite mostrar estruturas que nunca vimos antes.
Isso inclui aglomerados de galáxias originados no início do universo, galáxias jovens que estão apenas reunindo material de suas primeiras supernovas e a mais distante e uma das primeiras galáxias do universo (300 a 500 milhões de anos após o Big Bang). São estruturas nas quais as estrelas se formam intensamente e que já existiam quando os espaços intergalácticos eram preenchidos por matéria ainda não totalmente ionizada. Esta fase, quando o universo lentamente se tornou transparente à luz, observamos em fotos tiradas pelo telescópio James Webb.
Ao observar esses objetos mais distantes, Webb também é auxiliado pela natureza, ou mais precisamente, pelo fenômeno da lente. O exemplo mais perfeito disso é uma imagem do superaglomerado Pandora (ou Abell 2744), que contém numerosas galáxias com lentes quando o universo tinha várias centenas de milhões de anos. Em comparação com o telescópio Hubble, imagens do espaço profundo de mais de 50 fontes de luz podem ser obtidas com exposições que duram algumas horas em vez de dias. Esta é uma enorme aceleração da observação.
O telescópio James Webb capturou o superaglomerado da galáxia Pandora em fotografias. No caso de lentes gravitacionais, mesmo o menor aumento na resolução é inestimável para modelar o fenômeno e estimar a distância real das galáxias com lentes.
Ao ser capaz de observar grupos de tais objetos primitivos, Webb foi capaz de detectar os grãos da estrutura cósmica. Consiste em aglomerados de galáxias que se localizam no espaço, separados por vazios (no entanto, na prática, não são regiões sem matéria). Estes estudos são realizados no âmbito do projeto Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), que permitiu observar o buraco negro mais antigo, que já existe 570 milhões de anos após a formação do nosso universo.
Observações de buracos negros distantes nos centros das galáxias são feitas usando tecnologia de microabertura, várias vezes a espessura de um fio de cabelo humano, que pode ser aberta e fechada. Isso permite que Webb observe os espectros de até 100 galáxias ao mesmo tempo, acelerando bastante o trabalho e fornecendo aos astrônomos grandes quantidades de dados, muitos dos quais ainda não foram analisados.
Espectros de várias galáxias são obtidos simultaneamente usando a tecnologia de microabertura. Pode não parecer muito interessante para o amador, mas os astrônomos poderiam escrever um livro inteiro baseado apenas nesta imagem.
Abaixo está uma jornada em 290D para a galáxia Maisie, que existia quando o universo tinha apenas 5000 milhões de anos. Ele mostra a diferença nas distâncias de até 200 galáxias na pequena parte do céu observada pelo CEERS. Movendo-nos da galáxia mais próxima para Maisie, voltamos no tempo XNUMX milhões de anos.
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Foto de aniversário - região de formação estelar Rho Ophiuchi
"Em seu primeiro aniversário, o Telescópio Espacial James Webb cumpriu sua promessa de abrir o universo, dando à humanidade um fascinante tesouro de imagens e ciência que durará décadas", disse Nicola Fox, cientista-chefe da NASA, resumindo o primeiro aniversário das observações. E é difícil não concordar com essas palavras.
Para o seu aniversário, o telescópio Webb fotografou a região de formação estelar Ro Ophiuchus, uma das regiões mais brilhantes da Via Láctea. Muitas estrelas ali estão apenas se formando e estão escondidas nas nuvens de poeira que dominam a região amarelo-alaranjada da imagem. Com exceção de uma que conseguiu brilhar através da poeira, as demais são cerca de 50 estrelas semelhantes ou menores que o Sol.
Essas estrelas que de alguma forma nascem são reveladas aos nossos olhos no momento em que, brilhando pela primeira vez, começam a dispersar a matéria circundante.
Isso pode ser visto na imagem na forma de jatos vermelhos e roxos (estrias) de hidrogênio molecular irradiando em duas direções a partir da localização das estrelas. Graças ao telescópio James Webb, um número tão grande de jatos sobrepostos foi observado nesta região pela primeira vez.
A Nebulosa Rho Ophiuchus está localizada a 390 anos-luz de distância na constelação de Ophiuchus. Observá-la com equipamento amador requer fotografia de longa exposição, mas você pode tentar encontrar uma estrela próxima com o mesmo nome da nebulosa sem uma câmera. Seu brilho é de magnitude 4,6. Isso significa que pode ser visto longe das luzes da cidade com boa visibilidade, mesmo a olho nu. E se não a olho nu, definitivamente com binóculos.
Em condições mais difíceis, temos que nos contentar com observações da estrela Antares na constelação de Escorpião, que também está localizada nas proximidades da nebulosa. O verão é a melhor época para observar esses objetos na Ucrânia, porque eles são visíveis bem acima do horizonte sul.
E o telescópio James Webb continua sua jornada pelo universo, estudando novas estrelas, aglomerados e nebulosas. Ele poderá olhar para o passado do Universo, descobrir como nascem as estrelas e os planetas, o que nos permitirá entender melhor a origem do nosso planeta Terra.
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