Os cientistas querem usar o Webb para ver o início do universo. Como isso é possível?

Uma imagem combinada óptica/infravermelho médio com dados do Telescópio Espacial Hubble e do Telescópio Espacial James Webb. Está em um padrão espiral. Crédito da imagem: ESA/Webb, NASA & CSA, J. Lee e a equipe PHANGS-JWST; ESA/Hubble & NASA, R. Chandar. Reconhecimento: J. Schmidt

Em 12 de julho, o Telescópio Espacial James Webb (JWST) fez história ao lançar sua imagem de estreia: Uma foto cheia de joias que foi apontada como a foto mais profunda do universo já tirada.

"Parece mágico, mas na verdade é muito simples: A luz precisa de tempo para viajar pelas vastas distâncias do espaço para nos alcançar".

O Telescópio Espacial James Webb da NASA produziu a imagem infravermelha mais profunda e nítida do universo distante até hoje. Conhecida como o Primeiro Campo Profundo de Webb, esta imagem do aglomerado de galáxias SMACS 0723 está repleta de detalhes. Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA e STScI

Toda a luz que você vê, desde o brilho de estrelas distantes até o brilho de sua lâmpada de mesa a alguns metros de distância, leva tempo para alcançar seus olhos. Felizmente, a luz se move incrivelmente rápido, cerca de 1 bilhão de km/h (670 milhões de mph) então, você nunca notará que ela se desloca, digamos, da lâmpada de mesa para seus olhos.

No entanto, quando você está olhando para objetos que estão a milhões ou bilhões de quilômetros de distância, como a maioria dos objetos no céu noturno estão, você está vendo uma luz que percorreu um longo, longo caminho para chegar até você.

Pegue o sol, por exemplo. A estrela da Terra fica a uma média de 150 milhões de quilômetros (93 milhões de milhas) de distância. Isso significa que a luz leva cerca de 8 minutos e 20 segundos para viajar do sol à Terra. Então, quando você olha para o sol (embora você nunca deva olhar diretamente para o sol), você o vê como ele apareceu há mais de 8 minutos, não como parece agora, em outras palavras, você está olhando 8 minutos no passado.

A velocidade da luz é tão importante para a astronomia que os cientistas preferem usar anos-luz, em vez de milhas ou quilômetros, para medir grandes distâncias no espaço. Um ano-luz é a distância que a luz pode percorrer em um ano: Aproximadamente 9,46 trilhões de km, ou 5,88 trilhões de milhas. Por exemplo, a Estrela do Norte, Polaris, fica a cerca de 323 anos-luz da Terra. Sempre que você vê esta estrela, você está vendo uma luz com mais de 300 anos.

Esta paisagem de "montanhas" e "vales" salpicados de estrelas brilhantes é na verdade a borda de uma região jovem e próxima de formação de estrelas chamada NGC 3324 na Nebulosa Carina. Capturada em luz infravermelha pelo novo Telescópio Espacial James Webb da NASA, esta imagem revela pela primeira vez áreas previamente invisíveis de nascimento de estrelas. Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA e STScI

Então, você nem precisa de um telescópio sofisticado para ver de volta no tempo; você pode fazer isso com seus próprios olhos nus. Mas para olhar realmente para o passado (digamos, de volta ao início do universo), os astrônomos precisam de telescópios como o JWST. O JWST não apenas pode ampliar galáxias distantes para observar a luz visível proveniente de muitos milhões de anos-luz de distância, mas também pode captar comprimentos de onda de luz que são invisíveis aos olhos humanos, como ondas infravermelhas.

Muitas coisas, incluindo humanos, emitem calor como energia infravermelha. Esta energia não pode ser vista a olho nu. Mas quando as ondas infravermelhas são vistas com o equipamento certo, elas podem revelar alguns dos objetos mais difíceis de encontrar no universo. Como a radiação infravermelha tem um comprimento de onda muito maior do que a luz visível, ela pode passar por regiões densas e empoeiradas do espaço sem ser espalhada ou absorvida, de acordo com a NASA. Muitas estrelas e galáxias que estão muito distantes, fracas ou obscurecidas para serem vistas como luz visível emitem energia térmica que pode ser detectada como radiação infravermelha.

Este é um dos truques mais úteis do JWST. Usando seus instrumentos de detecção de infravermelho, o telescópio pode perscrutar regiões empoeiradas do espaço para estudar a luz emitida há mais de 13 bilhões de anos pelas estrelas e galáxias mais antigas do universo.

Foi assim que o JWST tirou sua famosa imagem de campo profundo, e é assim que ele tentará olhar ainda mais para trás no tempo, para as primeiras centenas de milhões de anos após o Big Bang. As estrelas que o telescópio revelará podem estar mortas há muito tempo hoje, mas como sua luz antiga faz a longa jornada pelo universo, o JWST trata nossos olhos mortais com uma exibição única de viagem no tempo.

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Referência:

SPECKTOR, Brandon. Can the James Webb Space Telescope really see the past? Live Science, Nova York, 19, set. 2022. Disponível em: <https://www.livescience.com/james-webb-telescope-see-the-past>. Acesso em: 19, set. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.