Pela primeira vez na história da humanidade, foram lançadas imagens em alta definição do universo do espaço profundo! Da “câmera” mais cara, custando US$ 10 bilhões
Como aconteceu o Big Bang? Até onde o universo realmente se estende? Os humanos estão sozinhos no universo?
Em um futuro próximo, o sucessor do Hubble, o Telescópio Espacial James Webb (JWST), pode responder a essas perguntas, e agora entregou as primeiras respostas.
O JWST capturou a imagem infravermelha mais profunda e clara do universo distante até hoje e a primeira imagem colorida desde que entrou em serviço.
Usando imagens infravermelhas como o olho para observar o universo antigo desconhecido
Retratado aqui está o aglomerado de galáxias SMACS 0723, que apareceu há 4,6 bilhões de anos e contém milhares de galáxias.
Ela foi tirada pela Near-Infrared Camera (NIRCam) do JWST e combinada com fotos de diferentes comprimentos de onda. Demorou um total de 12,5 horas para coletar todas as fotos e levaria semanas se fosse entregue ao Hubble.
▲ Foto de: NASA
Na tarde de 11 de julho, ET, o administrador da NASA Bill Nelson divulgou esta foto durante um briefing especial de última hora na Casa Branca:
Sr. Presidente, se você colocar um grão de areia na ponta dos dedos a um braço de distância, isso faz parte do universo que você vê.
Mas os aglomerados de estrelas na imagem são tão grandes que até dobram o espaço e o tempo ao seu redor, resultando em um fenômeno chamado “lente gravitacional” que amplia as galáxias mais distantes atrás do aglomerado.
A luz de algumas dessas galáxias viajou 13 bilhões de anos para chegar ao telescópio.
O JWST não apenas criará imagens do objeto celestial de interesse, mas também dividirá a luz em diferentes comprimentos de onda.
Como resultado, o JWST pode não apenas se concentrar em nebulosas distantes, aglomerados de galáxias e até exoplanetas, permitindo-nos ver pequenas estruturas nunca vistas antes, mas também ajudar os pesquisadores a entender a massa, idade, história e composição das galáxias.
▲ Foto de: NASA
Principalmente porque o princípio do JWST é diferente do de telescópios como o Hubble, ele é baseado em imagens infravermelhas, que observam a luz de uma região do espectro eletromagnético (região do infravermelho) invisível ao olho humano.
Os quatro instrumentos científicos em jogo são o Near Infrared Spectrometer (NIRSpec), o Mid Infrared Instrument (MIRI), o Near Infrared Camera (NIRCam), o Near Infrared Imager e o Seamless Spectrograph (NIRISS).
O Hubble possui alguns recursos de detecção de infravermelho, mas não tão bem quanto o JWST.
▲ Hubble observa a visão de luz visível (esquerda) e infravermelha (direita) da Nebulosa do Herício. Crédito da imagem: NASA e ESA
A região infravermelha observada pelo JWST é crucial para traçar a linha do tempo do nosso universo – à medida que o universo continua a se expandir, as estrelas mais antigas e raras, e as coisas iluminadas por elas, só aparecem para nós como luz infravermelha.
Os astrônomos esperam usar o JWST para explorar todos os estágios da história cósmica, desde o interior do nosso sistema solar até as galáxias observáveis mais distantes no início do universo, e tudo mais, ajudando a humanidade a entender a origem do universo, a evolução das galáxias e nossa posição iniciar.
Dito isto, podemos esperar observar o estado inicial do universo visível hoje, vendo as primeiras galáxias formadas apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, revolucionando a astrofísica como a conhecemos.
Esta foto é apenas uma prévia. Às 22h30 do dia 12 de julho, horário de Pequim, a NASA transmitirá ao vivo mais imagens e dados coloridos , incluindo nebulosas, galáxias e atmosferas de planetas extra-solares.
O telescópio espacial mais caro até hoje, sem margem para erros
O JWST foi lançado em 25 de dezembro de 2021, após cerca de 25 anos de desenvolvimento.
Antes disso, passou por décadas de preparação, com planos a partir do início dos anos 1990, batizado em homenagem ao segundo administrador da NASA, James Webb, com orçamento de US$ 500 milhões, e entrou em operação em 2007 .
No entanto, a dificuldade de construir o JWST superou em muito as expectativas da NASA. Devido a muitos atrasos de engenharia e custos excessivos no projeto, o JWST passou por uma grande reformulação em 2005 e o tempo de lançamento foi adiado até que o JWST finalmente tivesse um lançamento em 2021. pode lançar.
25 anos de investimento contínuo de 20 países, a cooperação de dezenas de milhares de cientistas, vários contratempos e vários atrasos, vários fatores criaram o telescópio espacial mais caro da história e o custo do JWST está próximo de 10 bilhões de dólares .
▲ JWST totalmente expandido (renderização de arte). Crédito da imagem: NASA
A ciência de ponta queima dinheiro e, naturalmente, há uma razão para queimar dinheiro. Inclui lentes de maior calibre, materiais de espelho de nível 10 nanômetros, palas de sol do tamanho de uma quadra de tênis etc. ", deve estar 100% correto .
Em suma, a tecnologia é um avanço, P&D é tudo ou nada, e não é um simples aumento linear de custo.
Mesmo que possa ser lançado, o JWST é muito grande para ser lançado diretamente ao espaço em sua forma completa. Ele deve ser dobrado para ser instalado em um foguete para lançamento. Ele só pode concluir vários ajustes no espaço distante após o lançamento, e não erros são permitidos.
Demorou duas semanas apenas para implantar a viseira no espaço.
A temperatura do módulo de observação JWST deve ser mantida abaixo de 40K (-233,15°C) para ver a luz infravermelha fraca, e o visor solar desempenha o papel de controle de temperatura. Caso contrário, o sinal do alvo seria abafado pela radiação infravermelha do próprio telescópio, do sol, da Terra e da lua.
▲ O para-sol foi testado no solo antes do lançamento. Crédito da imagem: NASA
A complexidade de desdobrar a viseira é que cada junta deve ser executada perfeitamente para que a viseira seja aberta. Todo o JWST tem até 344 pontos únicos de falha, e o visor contém uma parte significativa deles, e um único ponto de falha significa que, uma vez que ocorre uma falha, todo o projeto falha. O rasgo acidental do filme durante os testes em 2018 também foi um dos fatores que atrasou o projeto.
A calibração do espelho primário também é demorada.
O espelho primário do JWST, projetado como um espelho dobrável "favo de mel" composto por 18 espelhos hexagonais, ajuda a capturar uma grande quantidade de luz infravermelha de um alvo escolhido. Mas cada um desses espelhos (mais espelhos secundários e outros componentes) precisa ser ajustado com precisão para que a imagem refletida neles corresponda e se sobreponha aos outros espelhos.
▲ Animado de: YouTube@JWST
Nos últimos seis meses, engenheiros e cientistas vêm ajustando cuidadosamente a parte espelhada do telescópio e calibrando seus instrumentos.
Agora, o JWST está finalmente pronto para começar a coletar luz de galáxias distantes para a humanidade.
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