Mais de três décadas depois, o escopo icônico ainda está forte

Telescópio Espacial Hubble da NASA mostrado acima da Terra. Crédito da imagem: NASA

Desde o seu lançamento em 1990, o Telescópio Espacial Hubble (HST) forneceu uma deslumbrante variedade de imagens que impressionaram e inspiraram o público. 

Mas o Hubble é muito mais do que apenas fotos bonitas. A missão reuniu dezenas de terabytes de dados ao longo das décadas, fornecendo informações importantes sobre o universo, desde objetos tão próximos quanto a lua até as galáxias mais remotas, com observações de supernovas e nebulosas no meio. 

Aqui exploramos a história do telescópio e suas muitas descobertas, fornecemos fatos interessantes do Hubble e links para algumas das melhores imagens do observatório em órbita. 

TIRANDO O HUBBLE DO CHÃO

Quando Galileu Galilei apontou pela primeira vez uma luneta para os céus em 1610, ele teve problemas para distinguir os anéis de Saturno que são visíveis em telescópios baratos hoje. Avanços na óptica eventualmente melhoraram a visão dos cientistas sobre os planetas, estrelas e galáxias distantes, mas a atmosfera da Terra ainda bloqueava ou distorcia grande parte da luz para os observadores em solo. Telescópios maiores foram, e ainda são, colocados no topo de montanhas, onde a atmosfera mais rarefeita em altitudes mais elevadas permite imagens mais nítidas.

O Telescópio Espacial Hubble passou por muitos anos de desenvolvimento. Aqui, os astronautas praticam a manutenção do telescópio no ambiente sem peso do Neutral Buoyancy Simulator no Marshall Space Flight Center da NASA no Alabama. Crédito da imagem: NASA/MFSC

O projeto caro foi uma venda difícil, e o financiamento foi inicialmente negado pelo Subcomitê de Apropriações da Câmara em 1975. A NASA aumentou seus esforços de lobby e conseguiu a adesão da Agência Espacial Europeia, que dividiu os custos. O Congresso finalmente concedeu financiamento para a parte da NASA do Grande Telescópio Espacial em 1977.  

O desenvolvimento começou quase imediatamente. A NASA planejava lançar o telescópio em 1983, mas vários atrasos na produção empurraram a data de lançamento para 1986. 

Nesse ínterim, o Grande Telescópio Espacial foi renomeado para Hubble em homenagem a Edwin Hubble, um astrônomo americano que, entre outras coisas, determinou que o universo se estendia além das fronteiras da Via Láctea. 

A decolagem planejada do Hubble foi adiada novamente depois que o ônibus espacial Challenger explodiu um minuto após a decolagem em 28 de janeiro de 1986, matando todos os sete astronautas a bordo. Passaram-se mais de 2,5 anos antes que os voos dos ônibus espaciais fossem retomados e a NASA pudesse começar a planejar o lançamento do Hubble novamente.  

O Hubble finalmente foi lançado a bordo do ônibus espacial Discovery em 24 de abril de 1990 e um dia depois foi implantado na órbita baixa da Terra, cerca de 545 quilômetros (340 milhas) acima do nosso planeta. Desenvolver e lançar o Hubble custou US$ 1,5 bilhão, mas também haveria custos contínuos, tanto esperados quanto inesperados.

O Telescópio Espacial Hubble é implantado a partir do ônibus espacial Discovery da NASA em 25 de abril de 1990. Crédito da imagem: NASA

IMAGENS INICIAIS BORRADAS E UMA CORREÇÃO MUITO NECESSÁRIA

Os instrumentos iniciais do Hubble incluíam a Wide Field Planetary Camera, o Goddard High Resolution Spectrograph (GHRS), a Faint Object Camera (FOC), o Faint Object Spectrograph (FOS) e o High Speed ??Photometer. 

O Hubble experimentou problemas de equipamento logo e primeiro momento. Por exemplo, as primeiras imagens do telescópio voltaram tão embaçadas que eram quase inúteis cientificamente. Descobriu-se que o espelho principal de 2,4 metros de largura do Hubble tinha um defeito, uma aberração esférica causada por um erro de fabricação. A falha era mínima, com apenas 1/50 da espessura de uma folha de papel, mas era grande o suficiente para causar grandes problemas de imagem. 

Hubble tornou-se motivo de chacota, alvo de piadas que se espalharam pela cultura popular. Por exemplo, o filme de 1991 "Naked Gun 2 1/2: The Smell of Fear" apresenta uma foto do Hubble. Ela aparece na parede de um estabelecimento chamado Loser's Bar, junto com fotos do Hindenburg, do terremoto de San Francisco de 1906, do Ford Edsel e de outros desastres famosos.

Mas nem tudo estava perdido, pois o Hubble foi projetado para ser atendido por astronautas. Em 2 de dezembro de 1993, o ônibus espacial Endeavour transportou uma tripulação de sete pessoas para consertar o Hubble durante cinco dias de caminhadas espaciais. Duas novas câmeras, incluindo a Wide-Field Planetary Camera 2 (WFPC-2), que mais tarde tirou muitas das fotos mais famosas do Hubble, foram instaladas durante a correção. Em dezembro de 1993, as primeiras novas imagens do Hubble chegaram à Terra e eram de tirar o fôlego.

Os astronautas da caminhada espacial consertaram, mantiveram e atualizaram o Hubble em quatro missões de manutenção adicionais, que ocorreram em fevereiro de 1997, dezembro de 1999, março de 2002 e maio de 2009.

A missão de 1997 substituiu algum hardware com falha ou degradado e instalou dois novos instrumentos, o Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) e a Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer. Os novos instrumentos, que substituíram o GHRS e o FOS, ampliaram a visão do Hubble na faixa de comprimento de onda do infravermelho próximo, escreveram funcionários da NASA em um serviço de explicação da missão.

A próxima visita dos astronautas foi originalmente planejada para ser uma viagem de manutenção relativamente rotineira que decolou em junho de 2000. Mas o quarto dos giroscópios de manutenção de orientação do Hubble falhou em novembro de 1999, colocando o observatório em um "modo de segurança" de proteção. (O Hubble tem seis giroscópios, mas precisa de pelo menos três funcionando para coletar dados científicos.) Em resposta, a NASA revisou seus planos de missão de serviço, dividindo o próximo em duas partes, a primeira das quais foi lançada em dezembro de 1999.

Nessa missão de 10 dias, os astronautas substituíram todos os giroscópios do Hubble, bem como um de seus três sensores de orientação finos, e também realizaram outros trabalhos de manutenção. 

A próxima visita tripulada ao Hubble, conhecida como Servicing Mission 3B (depois da Servicing Mission 3A de 1999), ocorreu em dezembro de 2002. Durante essa viagem de 11 dias, "os astronautas substituíram os painéis solares do Hubble e instalaram a Advanced Camera for Surveys (ACS), que tomou o lugar da Faint Object Camera do Hubble, o último instrumento original do telescópio”, escreveram os funcionários da NASA no explicativo da missão de manutenção. 

Como o lançamento do Hubble, a quinta e última missão de serviço foi adiada por uma tragédia do ônibus espacial; a separação do Columbia em fevereiro de 2003 durante sua reentrada na atmosfera da Terra, que matou todos os sete astronautas a bordo. Esse trágico acidente acabou atrasando o voo de manutenção de sua data inicial de 2005 para maio de 2009. Durante a missão, os astronautas colocaram novas baterias e giroscópios e instalaram dois novos instrumentos, o Cosmic Origins Spectrograph e a Wide Field Camera 3. Entre outras tarefas, os astronautas também reiniciaram o ACS e o STIS, ambos os quais falharam. “Com esses esforços, o Hubble foi levado ao ápice de suas capacidades científicas”, escreveram os funcionários da NASA.

Desde então, o Hubble continuou a fornecer informações sem precedentes sobre o nosso universo e a inspirar mentes curiosas em todo o mundo.

Uma visão do Telescópio Espacial Hubble em órbita. Crédito da imagem: NASA

DESCOBERTAS DO HUBBLE

A perspectiva elevada e a ótica avançada do Hubble permitiram que ele visse mais longe do que a ótica terrestre é capaz de ver. 

Como a luz leva tempo para percorrer longas distâncias, o Hubble funciona como uma máquina do tempo: A luz que vê de objetos remotos revela como esses objetos eram quando a luz os deixou, não como são hoje. Por exemplo, quando olhamos para a galáxia de Andrômeda, que fica a cerca de 2,5 milhões de anos-luz da Terra, vemos como era há 2,5 milhões de anos.

Esta imagem do Hubble Ultra Deep Field (UDF) mostra candidatas a galáxias anãs primordiais circuladas em verde. Três ampliações à direita mostram vários objetos anões que estão no limite das atuais capacidades dos instrumentos do Hubble. O Hubble UDF é uma pequena região do céu na direção da constelação do Sul de Fornax. Os objetos mais fracos têm menos de um quarto bilionésimo do brilho das estrelas que podem ser vistas a olho nu. Crédito da imagem: NASA, ESA, R. Windhorst (Arizona State University) e H. Yan (Spitzer Science Center, Caltech)

E com o Hubble, objetos distantes são revelados no qual de outra forma não poderiam ser vistos.

Quando os astrônomos apontaram o HST para um trecho aparentemente vazio do céu na Ursa Maior em 1995, por exemplo, eles capturaram uma imagem de mais de 3.000 galáxias distantes demais para serem detectadas por outros telescópios. (Isso foi mais tarde chamado de Hubble Deep Field). Algumas das galáxias eram tão jovens que ainda não haviam começado uma formação estelar séria. Outras observações de campo profundo na mesma área foram realizadas, perscrutando cada vez mais fundo no espaço. Estes foram chamados de Hubble Ultra-Deep Field (lançado em 2004) e Hubble eXtreme Deep Field (lançado em 2012).

Além de observar o início do universo, o Hubble também ajudou os astrônomos a avaliar quanto tempo se passou desde o Big Bang. Ao medir um tipo especial de estrela pulsante conhecida como variável Cefeida, os pesquisadores conseguiram reduzir a idade do universo de sua faixa pré-HST de 10 a 20 bilhões de anos para 13,7 bilhões de anos mais precisos.

E no final da década de 1990, as observações do Hubble de supernovas ajudaram os astrônomos a fazer uma descoberta surpreendente, a expansão contínua do universo está se acelerando, aparentemente impulsionada por uma força misteriosa conhecida como energia escura. Ainda não sabemos o que é a energia escura, embora componha a maior parte do universo.

Os astrônomos usaram o Hubble para criar um mapa 3D da matéria escura, que permanece misteriosa, embora seja seis vezes mais abundante do que a matéria "normal" que compõe estrelas, planetas e tudo mais que podemos ver e tocar. O escopo icônico também descobriu que a maioria, se não todas, as grandes galáxias abrigam buracos negros supermassivos em seus núcleos.

O Hubble também examina estrelas individuais em vários estágios de sua evolução, desde as nuvens de poeira que formam estrelas jovens até os cadáveres daquelas detonadas há muito tempo. Ele foi capaz de estudar estrelas além de nossa própria galáxia, a Via Láctea, e em suas vizinhas, as Nuvens de Magalhães e a Galáxia de Andrômeda.

O Hubble até fotografou planetas orbitando outros sóis. Em 2008, por exemplo, o Hubble capturou imagens do candidato a exoplaneta Fomalhaut b, a primeira vez que tal objeto foi diretamente fotografado em luz visível. Desde então, Fomalhaut b foi reclassificado como uma provável nuvem de poeira, mas o Hubble tirou fotos de vários outros mundos alienígenas desde então.

A maioria das observações de exoplanetas do Hubble, no entanto, foram mais indiretas. Conforme os mundos alienígenas passam na frente de seus sóis da perspectiva do Hubble, suas atmosferas filtram certos comprimentos de onda da luz das estrelas, uma mudança que o observatório pode detectar. Esta informação pode revelar detalhes importantes da composição das atmosferas.

O Hubble pode passar muito do seu tempo olhando a anos-luz da Terra, mas os astrônomos também o usam para estudar objetos em nosso próprio sistema solar. Imagens de alta resolução tiradas de Júpiter, Saturno e Plutão forneceram informações que só podem ser superadas por sondas planetárias que circulam os planetas. Quatro das cinco luas de Plutão foram descobertas usando observações do Hubble, por exemplo. 

As imagens do HST também permitem que os cientistas na Terra monitorem as mudanças nas atmosferas dos planetas e em suas superfícies. Quando fragmentos do cometa Shoemaker-Levy 9 colidiram com Júpiter em 1994, por exemplo, o Hubble fotografou a colisão fatal. O resultado revelou muito sobre a atmosfera do gigante gasoso.

Além disso, o Hubble viu o que parecem ser plumas de água em erupção de Europa, uma lua potencialmente hospedeira de vida de Júpiter. O telescópio fez uma observação inicial em março de 2014 e, em seguida, viu uma pluma de acompanhamento no mesmo local em fevereiro de 2016.

Isso é apenas uma amostra do que o Hubble fez nas últimas três décadas. Para lhe dar uma noção melhor da amplitude e profundidade das realizações do observatório, veja aqui um breve resumo de alguns destaques do Hubble dos últimos anos:

• 2021: Observou uma "superbolha" bizarra de 250 anos-luz de largura dentro de uma nebulosa, avistou uma galáxia com surpreendentemente pouca matéria escura e viu nascer um exoplaneta do tamanho de Júpiter. 
• 2020: Detectou evidências de um misterioso buraco negro comedor de estrelas na borda de outra galáxia e comemorou seu 30º aniversário.
• 2019: Tirou uma foto em close de uma galáxia espiral que pode ajudar a desmistificar os buracos negros, mostrou-nos a morte colorida de uma estrela moribunda e capturou imagens incríveis do cometa interestelar Borisov. 
• 2018: Observou o enorme aglomerado de galáxias 'El Gordo', observou uma tempestade gigante em Netuno desaparecer e deu uma ótima olhada nas sobras de uma explosão de supernova.   
• 2017: Encontrou uma estratosfera em um enorme exoplaneta, avistou galáxias ultrabrilhantes, observou o cometa ativo mais distante conhecido e descobriu acidentalmente vários asteroides quando se esgueirou para observações de um aglomerado de galáxias. 
• 2016: Fez observações de perto do Cometa 252P/LINEAR), avistou a galáxia mais distante então conhecida, mostrou que o universo provavelmente tem 10 vezes o número de galáxias que se pensava existir e observou um vórtice escuro em Netuno.
• 2015: Fez novas observações dos "Pilares da Criação" para ver como eles mudaram ao longo do tempo, capturou a visão mais nítida de todos os tempos da Galáxia de Andrômeda e obteve a melhor visão 3D do universo profundo.
• 2014: Assistiu ao asteroide P/2013 R3 se desintegrando, observou uma supernova rara e próxima chamada SN 2014J, encontrou uma "lupa cósmica" extremamente distante e divulgou uma imagem, a Cobertura Ultravioleta do Campo Ultra Profundo do Hubble, que mostrava a evolução do universo.
• 2013: Realizou várias observações do espetacular cometa ISON antes que o cometa se partisse perto do sol, examinou uma explosão em uma estrela distante, descobriu uma nova lua de Netuno e revelou detalhes sobre a história da Via Láctea com base em imagens de 400 galáxias em vários estágios de evolução.

MOSTRANDO SINAIS DE ENVELHECIMENTO

O Hubble vem mostrando sinais de sua idade avançada. Por exemplo, o telescópio ficou off-line por um mês no inverno de 2021 depois de enfrentar um problema com seu computador de carga útil principal. A equipe do Hubble corrigiu o problema mudando para o hardware de backup. 

Mas apenas alguns meses depois, em outubro de 2021, surgiu um problema com a sincronização das mensagens internas do Hubble, enviando todos os cinco instrumentos científicos do observatório para um "modo de segurança" protetor. A equipe da missão conseguiu colocar todos os instrumentos online novamente nos meses seguintes.

Se você é pessimista, pode olhar para essas falhas e concluir que o Hubble pode estar em seus últimos estágios de vida. Se você é otimista, pode se concentrar no sucesso dos esforços de solução de problemas e no fato de que a equipe do Hubble enfrentou muitos desses desafios nas últimas três décadas e superou todos eles.

A verdade é que ninguém sabe ao certo por quanto tempo o Hubble será capaz de continuar estudando o cosmos. Estudos de engenharia sugerem que os vários sistemas do Hubble durarão até 2025 e talvez além, mas isso é apenas uma estimativa.

O tão esperado sucessor do Hubble, o Telescópio Espacial James Webb, de US$ 10 bilhões, já está no ar. O Webb foi lançado em 25 de dezembro de 2021 e chegou ao seu destino final, o Ponto de Lagrange 2 da Terra-sol, um mês depois. 

O Webb começou as operações científicas no inverno de 2022. Os astrônomos estão ansiosos para usar o Webb e o Hubble em conjunto. O Webb visualizará o universo em luz infravermelha, enquanto o Hubble é mais forte em comprimentos de onda ópticos e ultravioleta, portanto, estudar os mesmos objetos e fenômenos com ambos os observatórios fornecerá uma riqueza de insights e informações, disseram funcionários da NASA.

IMAGENS ESPETACULARES DO HUBBLE

Abaixo estão algumas das melhores imagens tiradas pelo Hubble ao longo dos anos. Você pode encontrar muito mais nesta galeria de imagens impressionantes do Hubble. 

A Nebulosa da Hélice, uma nebulosa planetária na constelação de Aquário, também conhecida como o "Olho de Deus". Crédito da imagem: NASA, ESA e CR O'Dell (Vanderbilt University)

Este massivo e jovem agrupamento estelar, chamado R136, tem apenas alguns milhões de anos e reside na Nebulosa 30 Doradus, uma turbulenta região de nascimento de estrelas na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite da Via Láctea. Crédito da imagem: NASA, ESA e F. Paresce (INAF-IASF, Bolonha, Itália), R. O'Connell (Universidade da Virgínia, Charlottesville) e Comitê de Supervisão Científica da Wide Field Camera 3

O Hubble obteve a visão mais detalhada da Nebulosa do Caranguejo, em uma das maiores imagens já capturadas pelo observatório espacial. Crédito da imagem: NASA/ESA e Jeff Hester (Arizona State University)

O Telescópio Espacial Hubble capturou esta imagem do impacto do fragmento Shoemaker-Levy 9 G com Júpiter em 18 de julho de 1994. Crédito da imagem: NASA

A nebulosa planetária NGC 6891 brilha nesta imagem do Telescópio Espacial Hubble. Crédito da imagem: NASA, ESA, A. Hajian (University of Waterloo), H. Bond (Pennsylvania State University) e B. Balick (University of Washington); Processamento: Gladys Kober

Os anéis de Saturno e quatro de suas luas ocupam o centro do palco neste retrato feito pela Wide Field Camera 3 do Telescópio Espacial Hubble, tirada em 20 de junho de 2019. Crédito da imagem: NASA/ESA/A. Simon/MH Wong

Uma imagem do Telescópio Espacial Hubble de uma nebulosa chamada N44. Crédito da imagem: NASA, ESA, V. Ksoll e D. Gouliermis (Universität Heidelberg), et al.; Processamento: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America)

Esta imagem do Telescópio Espacial Hubble mostra a galáxia NGC 6984, localizada a cerca de 200 milhões de anos-luz da Terra. Crédito da imagem: ESA/Hubble & NASA, D. Milisavljevic

Hubble pega Júpiter mudando suas listras. Nuvens de alta e baixa elevação trocam de lugar, mudando sua forma e cor à medida que o fazem. Crédito da imagem: NASA, ESA, A. Simon-Miller (NASA Goddard Space Flight Center), A. Sánchez-Lavega, R. Hueso e S. Pérez-Hoyos (Universidade do País Basco), E. García-Melendo (Fundação Observatório Esteve Duran, Espanha), e G. Orton (Laboratório de Propulsão a Jato)

O Hubble capta um vislumbre instantâneo de muitas centenas de milhares de estrelas movendo-se no aglomerado globular M13. Crédito da imagem: NASA, ESA e Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

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RECURSOS ADICIONAIS

Aqui estão 30 fotos incríveis do Hubble em homenagem ao 30º aniversário do telescópio, da NASA. Na página do Hubble da agência, você pode descobrir o que o Hubble viu no seu aniversário. E definitivamente vale a pena seguir o Hubble no Twitter @NASAHubble — você verá muitas fotos bonitas e receberá atualizações sobre as últimas atividades e descobertas do observatório.

BIBLIOGRAFIA

• Bell, J. "Legado do Hubble: 30 anos de descobertas e imagens."Sterling, 2020. https://www.amazon.com/Hubble-Legacy-Years-Discoveries-Images/dp/1454936223
• Inglês, N. "Hubble: O Telescópio do Povo." Pp. 47-61 em "Space Telescopes: Capturing the Rays of the Electromagnetic Spectrum", Springer, 2017. https://doi.org/10.1007/978-3-319-27814-8_3
• Gainor, C. "Ainda não imaginado: Um estudo das operações do telescópio espacial Hubble." Escritório de Comunicações da NASA, Divisão de História da NASA, 2021. https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/not_yet_imagined_tagged.pdf
• Okolski, G. "Uma breve história do Telescópio Espacial Hubble." NASA. https://history.nasa.gov/hubble/

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Referência:

TILLMAN, Nola Taylor. Hubble Space Telescope: Pictures, facts & history. Space, Nova York, 30, jan. 2022. References. Disponível em: <https://www.space.com/15892-hubble-space-telescope.html>. Acesso em: 30, dez. 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.