Novas imagens históricas do Telescópio James Webb foram liberadas

O Telescópio Espacial James Webb, lançado no dia 25 de dezembro em Kourou, na Guiana Francesa, é o maior e mais sofisticado telescópio espacial já lançado ao espaço pelos humanos. Orbitando no ponto L2, a cerca de 1,5 milhões de quilômetros da Terra, o supertelescópio (suas lentes) fica sempre voltado para o lado oposto em relação ao Sol (protegido por um escudo solar), com seus sensíveis instrumentos ópticos - baseadas em detecção de uma ampla faixa do infravermelho - visando em especial os pontos mais escuros e inexplorados do Universo. E agora com a liberação das primeiras imagens do James Webb, as suas operações científicas estão oficialmente iniciadas.

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Ontem, a primeira imagem havia sido liberada pela Administração Nacional da Aeronáutica e Espaço (NASA), em evento na Casa Branca e com a presença do presidente dos EUA, Joe Biden, retratando o aglomerado de galáxias SMACS 0723 (1). Hoje, mais quatro imagens foram liberadas (as últimas prometidas para essa semana pela NASA), trazendo uma enxurrada de dados astronômicos e detalhes antes nunca observados.

(1) Para mais informações sobre telescópio espacial e a imagem do aglomerado, acesse: Primeira imagem histórica do Telescópio James Webb é finalmente liberada

NEBULOSA DE CARINA

A paisagem de "montanhas" e "vales" impregnada com brilhantes estrelas na imagem acima (visão horizontal) são, na verdade, a borda de uma jovem região formadora de estrelas (NGC 3324) na Nebulosa de Carina, localizada a uma distância em torno de 7600 anos-luz da Terra (relativamente próximo de nós em escala astronômica). A imagem foi capturada por duas câmeras do James Webb: a Câmera de Infravermelho-Próximo (NIRCam) e a Câmera de Infravermelho-Médio (MIRI). O novo registro permite ver várias estruturas e objetos antes escondidos em imagens obtidas através do espectro visível, à medida que o infravermelho pode atravessar com maior facilidade a poeira cósmica.

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> 1 ano-luz é aproximadamente igual a 10 trilhões de quilômetros, ou seja, a distância que a luz percorre em 1 ano; velocidade da luz no vácuo: aproximadamente 300 000 km/s.

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Os maiores "picos" na imagem (visão horizontal) possuem cerca de 7 anos-luz de "altura" e as áreas cavernosas foram esculpidas na nebulosa pela intensa radiação ultravioleta e ventos solares a partir de estrelas extremamente massivas, quentes e jovens localizadas no centro da bolha, ao lado direito da área registrada. O "vapor" que parece estar sendo emanado das estruturas montanhosas (visão horizontal) é, na verdade, gás quente e ionizado e poeira quente sendo arrancados da nebulosa devido ao contínuo e energético impacto da radiação incidente.

As observações detalhadas da região NGC 3324 irão ajudar os astrônomos a entender os processos associados à formação e à evolução das estrelas, assim como processos que previnem a formação estelar. Isso pode levar a respostas para perguntas em aberto da astrofísica moderna, como: O que determina o número de estrelas que se formam em certas regiões do espaço? Por que estrelas se formam com uma certa massa? Qual é a influência das estrelas de menor massa na estrutura e eventos das nebulosas?

O nascimento de estrelas se propaga ao longo do tempo, ativado pela expansão das cavidades em erosão. À medida que a borda brilhante e ionizada se move para dentro da nebulosa, acaba empurrando no caminho gás e poeira. Se a borda encontra qualquer material instável, a crescente pressão irá ativar o material no sentido de colapsar e formar novas estrelas.

QUINTETO DE STEPHAN

Essa imagem é constituída por um enorme mosaico contendo mais de 150 milhões de pixels e quase 1000 arquivos separados de imagens, obtidos através das câmeras MIRI e NIRCam. Aqui, estamos observando um grupo de cinco galáxias, chamado de Quinteto de Stephan ou também conhecido como Grupo Compacto 92 (HCG 92). Apesar do termo 'quinteto', apenas quatro dessas galáxias estão realmente próximas e participando de uma "dança cósmica"; a quinta e mais distante galáxia (NGC 7320) em relação ao quarteto - na parte inferior da imagem -, está localizada a cerca de 40 milhões de anos-luz da Terra, enquanto as outras quatro (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B e NGC 7319) estão a cerca de 290 milhões de anos-luz do nosso planeta. Em termos de escala cósmica, estão ainda relativamente próximas, comparado com galáxias distantes bilhões de anos-luz.

Com a sua poderosa visão de infravermelho, o James Webb conseguiu capturar inúmeros detalhes antes nunca observados para esse grupo galáctico. Agrupamentos de milhões de jovens estrelas e regiões de nascimento estelar permeiam essas galáxias, e várias caudas de gás, poeira e estrelas podem ser vistos sendo arremessados para fora de cada galáxia devido às interações gravitacionais (entre as quatro galáxias mais próximas). De forma mais dramática, podemos ver colossais ondas de choque à medida que uma das galáxias (NGC 7318B) vai sendo esmagada através do grupo galáctico.

Essa proximidade entre as galáxias permite analisar de forma mais profunda interações e fusões galácticas cruciais à evolução desses corpos. Grupos muito "íntimos" de galáxias como esse quinteto provavelmente eram muito mais comuns no início do Universo, quando material superaquecido alimentava buracos negros muito energéticos chamados de quasares. Ainda hoje, a galáxia NGC 7319 no quinteto (no topo da imagem) abriga no seu centro um número ativo galáctico constituído de um supermassivo buraco negro (1) com uma massa 24 milhões de vezes maior do que aquela do nosso Sol. Esse buraco negro supermassivo está ativamente puxando material e emitindo radiação com energia equivalente a 40 bilhões de sois.

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(1) Leitura recomendada: O que são os Buracos Negros?

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Essas observações realizadas pelo James Webb irão ajudar a entender como interações entre galáxias podem ter ocorrido na evolução inicial do Universo.

Além disso, o James Webb conseguiu também resolver estrelas individuais e até o núcleo brilhante da galáxia mais próxima (NGC 7320), no canto esquerdo da imagem.

NEBULOSA DO ANEL SUL

A estrela com fraca luminosidade no centro dessa imagem tem emitido anéis de gás e de poeira por milhares de anos em todas as direções, com o James Webb pela primeira vezes relevando que essa estrela está envolta em poeira. Localizada a aproximadamente 2500 anos-luz da Terra e formalmente catalogada como NGC 3132, essa nebulosa planetária foi capturada de forma separada por duas câmeras: a imagem superior pela NIRCam e a imagem inferior pela câmera MIRI. Na imagem inferior, podemos ver que a segunda estrela (em processo de "morte") está totalmente envolta por poeira; a estrela mais brilhante está em um estágio inicial de evolução estelar e irá provavelmente ejetar sua própria nebulosa planetária no futuro. Ambas as estrelas formam um par orbital, e nesse processo agitam gás e poeira, causando padrões assimétricos na estrutura.

Cada anel de gás e poeira na nebulosa planetária representa um episódio onde a estrela mais fraca perdeu parte da sua massa. Os mais distante anéis de gás nas partes mais externas da imagem foram os primeiros a ser ejetados. Aqueles mais próximos da estrela, são os mais recentes. Analisar a composição e disposição desses anéis permite explorar a história do sistema.

À medida que a estrela ejeta material nos anéis, poeira e moléculas são gerados dentro dessas camadas. Essa poeira irá eventualmente enriquecer as áreas ao seu redor, expandindo o chamado meio interestelar. Essa poeira pode acabar viajando pelo espaço por bilhões de anos e acabar sendo incorporada em novas estrelas ou planetas. Em milhares de anos, essas delicadas camadas de gás e de poeira irão se dissipar no espaço ao redor.

PLANETA WASP-96 b

O gigante gasoso WASP-96 é um dos mais de 5 mil exoplanetas confirmados na Via Láctea (nossa galáxia) e está localizado a cerca de 1150 anos-luz da Terra, na constelação de Fênix. Esse planeta é bem distinto daqueles localizados no Sistema Solar e possui uma massa inferior a metade daquela de Júpiter mas com um diâmetro 1,2 vezes maior, ou seja, bem menos denso e mais gasoso do que qualquer um dos planetas solares. Com uma temperatura superficial em torno de 538°C, é mais quente inclusive do que Vênus (2). O WASP-96 b possui uma órbita extremamente próxima da sua estrela (similar ao Sol), apenas 1/5 da distância entre Mercúrio e o Sol, completando uma volta ao redor dela (translação) a cada 3 dias e meio terrestres. Essas características tornam esse exoplaneta também ideal para observações da sua atmosfera.

(2) Leitura recomendada: Por que Vênus, e não Mercúrio, é o planeta mais quente do Sistema Solar?

Nesse sentido, o equipamento espectroscópico do James Webb (NIRISS, Near-Infrared Imager and Slitless Spectograph), coletando dados do sistema WASP-96 por um total de 6,4 horas, conseguiu mostrar uma curva de luz detalhando os trânsitos do planeta na frente da sua estrela e um espectro de transmissão revelando padrões detalhados de absorção da radiação infravermelha entre os comprimentos de onda de 0,6 e 2,8 mícrons. Enquanto a curva de luz apenas corroborou dados já obtidos por observações prévias com outros telescópios, o espectro de transmissão revelou características antes desconhecidas da composição atmosférica do planeta: uma clara assinatura de água, indicações de nevoeiro, e evidência inesperada de nuvens.

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> O espectrômetro NIRISS é capaz de detectar diferenças de cores de apenas 1 milésimo de um mícron (a diferença entre verde e amarelo é de ~50 mícrons), e diferenças na intensidade luminosa entre essas cores de apenas algumas centenas de partes por milhão, resultando em altíssima precisão analítica e alta sensibilidade.

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O espectro de transmissão do planeta WASP-96 b é o mais detalhado espectro de transmissão no infravermelho-próximo da atmosfera de um exoplaneta até o momento capturado, mas também cobrindo uma ampla faixa de comprimentos de onda, incluindo luz vermelha visível e um espectro antes não acessível a outros telescópios (comprimentos de onda maiores do que 1,6 mícrons). Aliás, essa parte do espectro agora acessível com o James Webb é particularmente sensível a moléculas de água, oxigênio, metano e dióxido de carbono - possíveis indicativos de vida ou de potencial de vida em corpos planetários -, o que irá facilitar a busca por planetas com grande potencial de habitabilidade.

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IMPORTANTE: As imagens obtidas através das observações do James Webb são artificialmente coloridas, já que esse telescópio espacial opera na faixa do infravermelho (invisível para a nossa visão). Isso também o torna tão prestigiado na astronomia, já que fótons (radiação eletromagnética) muito distantes e tão antigos quanto o início do universo estão em grande parte nessa faixa do espectro eletromagnético, devido ao fenômeno do redshift (O que é o Desvio para o Vermelho na Astronomia?).

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REFERÊNCIAS