Telescópio James Webb: o aparelhothe green inferno 2024US$ 10 bi que vai buscar as primeiras luzes do universo:the green inferno 2024

Eles vão fazer isso usando o maior telescópio já lançado no espaço: o Telescópio Espacial James Webb (JWST, na siglathe green inferno 2024inglês).

Com lançamento previsto para os próximos dias, o JWST tem a missãothe green inferno 2024olhar mais fundo no Universo — e, portanto, mais para trás no tempo — do que o lendário Telescópio Espacial Hubble, do qual será o sucessor.

Equipado com um espelhothe green inferno 20246,5 mthe green inferno 2024largura e quatro instrumentos supersensíveis, o Webb ficará olhando por dias para um ponto restrito no céu a fimthe green inferno 2024detectar a luz que viajou através da imensidão do espaço por maisthe green inferno 202413,5 bilhõesthe green inferno 2024anos.

"Serão apenas pequenas manchas vermelhas", diz John Mather, cientista sênior do projeto JWST e ganhador do Prêmio Nobel.

"Achamos que deve haver estrelas, galáxias ou buracos negros, quem sabe, se formando 100 milhõesthe green inferno 2024anos após o Big Bang. Não haverá muitos para serem encontrados naquela época, mas o telescópio Webb é capazthe green inferno 2024vê-los, se eles estiverem lá e tivermos sorte", afirmou o pesquisador da Nasa, a agência espacial americana,the green inferno 2024uma edição especial do programa Discovery do BBC World Service.

É surpreendente que você ainda seja capazthe green inferno 2024testemunhar tal coisa. Mas esta é a consequênciathe green inferno 2024a luz ter uma velocidade finitathe green inferno 2024um cosmos vasto ethe green inferno 2024expansão.

Se você continuar sondando cada vez mais fundo, deve acabar conseguindo recuperar a luz das estrelas pioneiras à medida que elas se agruparam nas primeiras galáxias.

Mas com que propósito? Por que passar 10 anos concebendo e outros 20 anos construindo uma máquinathe green inferno 2024US$ 10 bilhões para detectar algumas manchas vermelhas fracas no céu?

Basicamente, tudo isso se resume à questão mais fundamentalthe green inferno 2024todas:the green inferno 2024onde viemos?

Quando o Universo foi formado no Big Bang, continha apenas hidrogênio, hélio e um punhadothe green inferno 2024lítio. Nada mais.

Todos os elementos químicos da Tabela Periódica mais pesados ​​do que estes três tiveram que ser formados nas estrelas.

Todo o carbono que constitui os seres vivos; todo o nitrogênio na atmosfera da Terra; todo o silício nas rochas — todos estes átomos tiveram que ser "fabricados" nas reações nucleares que fazem as estrelas brilhar e nas poderosas explosões que acabam comthe green inferno 2024existência.

Só estamos aqui porque as primeiras estrelas e suas descendentes semearam o Universo com o material para fazer as coisas.

"A missão do Webb é sobre a formaçãothe green inferno 2024toda semelhança; é o argumento do 'somos todos feitosthe green inferno 2024poeira estelar'", pondera Rebecca Bowler, astrônoma da Universidadethe green inferno 2024Oxford, no Reino Unido, que é membro da equipe do instrumento NIRSpec (siglathe green inferno 2024inglês para Espectrógrafothe green inferno 2024infravermelho próximo) do Webb.

"É sobre a formação do primeiro átomothe green inferno 2024carbonothe green inferno 2024todos os tempos. É absolutamente incrível para mim que a gente possa realmente observar esse processothe green inferno 2024andamento."

Não sabemos muito sobre as primeiras estrelas. Podemos aplicar as leis da físicathe green inferno 2024modelosthe green inferno 2024computador e executá-los para ter uma noção do que pode ser possível. E parece fantástico.

"As estimativas variamthe green inferno 2024uma ordemthe green inferno 2024100 a 1.000 vezes a massa do nosso Sol", afirma Marcia Rieke, a principal pesquisadora do instrumento NIRCam (câmerathe green inferno 2024infravermelho próximo) do Webb.

"E, na verdade, todas as estrelas seguem a regrathe green inferno 2024que o períodothe green inferno 2024tempothe green inferno 2024que podem existir como uma estrela é inversamente proporcional àthe green inferno 2024massa — ou seja, quanto mais massiva uma estrela, mais rápido ela consome seu combustível. E assim essas estrelas primitivas podem ter durado apenas no máximo um milhãothe green inferno 2024anos ou algo assim."

Nosso próprio Sol parece bastante tímidothe green inferno 2024comparação a elas. Já queimou por quase cinco bilhõesthe green inferno 2024anos e provavelmente continuará queimando por mais cinco.

A ênfase na busca pela primeira luz das estrelas faz Webb soar como uma "flautathe green inferno 2024uma nota só". Na verdade, é tudo menos isso.

Ele vai observar quase tudo que há para ver além da Terra — desde as luas geladas e cometasthe green inferno 2024nosso próprio Sistema Solar até os buracos negros colossais que parecem residir no centrothe green inferno 2024todas as galáxias. E deve ser particularmente hábil para estudar planetas ao redorthe green inferno 2024outros sóis.

O Webb foi sintonizado, no entanto, para olhar para todos os seus alvosthe green inferno 2024uma maneira muito particular...the green inferno 2024infravermelho.

O Hubble foi projetado para ser sensível à luz predominantementethe green inferno 2024comprimentosthe green inferno 2024onda ópticos ou visíveis. É o mesmo tipothe green inferno 2024luz que detectamos com nossos olhos.

O Webb, por outro lado, está configurado especificamente para detectar comprimentosthe green inferno 2024onda mais longos, que, embora invisíveis aos nossos olhos, estão exatamente no modothe green inferno 2024que o brilho dos objetos mais distantes do Universo vai aparecer.

"A luz das estrelas distantes é esticada pela expansão do Universo e muda para a região infravermelha do espectro. Chamamos issothe green inferno 2024redshift (desvio para o vermelho)", explica Richard Ellis, astrônomo da University College London (UCL), no Reino Unido, que está ansioso para explorar o fim da "Idade das Trevas".

"O fator limitante que temos com o Hubble, por exemplo, é que ele não chega longe o suficiente no infravermelho para detectar o sinal da luz das estrelas que queremos. Também não é um telescópio particularmente grande. Tem sido uma instalação pioneira, sem dúvida. Fotos incríveis. Mas o diâmetrothe green inferno 2024seu espelho éthe green inferno 2024apenas 2,4 m, e a potênciathe green inferno 2024um telescópio é dimensionada pelo quadrado do diâmetro do espelho. E é aí que entra o JWST. "

Foi o astrônomo William Herschel, do século 18, quem descobriu o infravermelho. Ele também revolucionou a produçãothe green inferno 2024espelhos telescópicos.

Suas máquinasthe green inferno 2024polimento à manivela conseguiam chegar a uma superfície refletiva superlisathe green inferno 2024discos feitos a partirthe green inferno 2024uma ligathe green inferno 2024estanho e cobre.

Herschel teria apreciado a inovação usada na produção dos espelhos do Webb.

Eles são feitosthe green inferno 2024metal berílio, que é leve e mantémthe green inferno 2024formathe green inferno 2024temperaturas muito baixas. E possuem um revestimentothe green inferno 2024ouro. É uma camada extremamente fina, com apenas algumas centenasthe green inferno 2024átomosthe green inferno 2024espessura, mas essa adição transforma os espelhosthe green inferno 2024refletores quase perfeitos no infravermelho.

Noventa e oito por cento da luz incidente é refletida, garantindo que a emissãothe green inferno 2024estrelas distantes sofra perdas mínimas quando chega aos instrumentos do Webb.

Qualquer pessoa que tenha visto o espelho principal segmentadothe green inferno 20246,5 m do telescópio atestaráthe green inferno 2024qualidade hipnotizante. Mesmo aqueles que trabalharam nele por duas décadas nunca se cansamthe green inferno 2024sua beleza.

"Houve um tempothe green inferno 2024que o espelho estava apontado para baixo e eu tinha que passar por baixo dele para fazer uma inspeção", lembra Lee Feinberg da Nasa, que liderou a equipe responsável pelos espelhos do Webb.

"Então, lá estava eu ​​com meu macacãothe green inferno 2024segurança, olhando para todas aquelas superfíciesthe green inferno 2024ouro e me vendo sendo refletidothe green inferno 2024volta. Foi realmente incrível — todas aquelas superfícies focandothe green inferno 2024mim. Tive uma sensação incrívelthe green inferno 2024energia estando no centro daquilo tudo. "

O Hubble notoriamente teve um grande problema com seu espelho principal.

Quando o telescópio entrouthe green inferno 2024órbitathe green inferno 20241990, os cientistas perceberam que o refletor não havia sido polido corretamente. Suas imagens iniciais das galáxias eram borradas.

Só depois que os astronautas conseguiram instalar lentes corretivas que o Hubble começou a ver o cosmos com clareza. E talvez não sem razão, é por causa desta experiência que todos questionam se o espelho do Webb tem garantiathe green inferno 2024perfeição.

Agostothe green inferno 20242017 foi o mêsthe green inferno 2024que o furacão Harvey devastou o Texas, despejando surpreendentes 127 bilhõesthe green inferno 2024toneladasthe green inferno 2024águathe green inferno 2024chuva sobre o Estado americano.

É dignothe green inferno 2024nota porque no meio daquele dilúvio, o Webb estavathe green inferno 2024Houston, no Centro Espacial Johnson da Nasa, passando por testes cruciais que provariam quethe green inferno 2024óptica estava apta a ir para o espaço.

Os engenheiros haviam colocado o telescópio no simulador espacial que foi usado na décadathe green inferno 20241960 para inspecionar os equipamentos da Apollo e até mesmo astronautas com trajes espaciais.

A Câmara A, como é conhecido o recipiente a vácuo, tem um volume gigantesco e foi capazthe green inferno 2024engolir o telescópio inteiro (sem a proteção solar).

O objetivo do testethe green inferno 2024três meses era levar o Webb àthe green inferno 2024temperatura operacional no espaçothe green inferno 2024pouco menosthe green inferno 2024-233° C, para ver se todos os seus espelhos focalizariam conforme o planejado.

Também daria às equipes que estavam trabalhando nos quatro instrumentos do Webb a chancethe green inferno 2024ver como seus sistemas funcionavam numa simulação das condições fora deste planeta.

Por causa do furacão Harvey, os consolesthe green inferno 2024computador que dialogavam com o telescópio Webb dentro da Câmara A, às vezes, precisavam ser cobertos por uma lonathe green inferno 2024plástico para protegê-los do riscothe green inferno 2024pingar água do teto.

Mas escondido atrás das espessas paredes do módulo a vácuo, o Webbthe green inferno 2024si estava seguro e demonstrando que não tinha nenhum "problema estilo Hubble".

"Os segmentos no espelho principal possuem atuadores atrás deles que nos permitem movê-los, até mesmo mudarthe green inferno 2024curvatura", explica Lee Feinberg.

"Quando implantados pela primeira vez no espaço, esses segmentos ficarão desalinhados. Mas todos esses atuadores nos levarãothe green inferno 2024um desalinhamentothe green inferno 2024milímetros para apenas nanômetros. Um fatorthe green inferno 2024melhoriathe green inferno 2024um milhão."

Esses atuadores farão com que os 18 segmentos se comportem como se fossem um único espelho monolítico.

"Isso é o que demonstramos na câmarathe green inferno 2024teste. Sabemos que quando focarmosthe green inferno 2024uma estrela no espaço pela primeira vez, veremos 18 pontosthe green inferno 2024luz diferentes porque os 18 segmentosthe green inferno 2024espelho individuais não estarão alinhados. Mas então ajustaremos os espelhos para reunir todos os pontos e formar uma única estrela sem aberrações e boa para operações normais. Sabemos que o Webb funciona", acrescenta Begoña Vila, engenheirathe green inferno 2024sistemasthe green inferno 2024instrumentos da Nasa.

Gillian Wright está carregando uma caixathe green inferno 2024Tupperware.

"Este não é um velho Tupperware; é um Tupperware qualificado para uso espacial. Ele atende a todos os padrões internacionais para manter as coisas perfeitamente limpas por anos", diz a diretora do Centrothe green inferno 2024Tecnologiathe green inferno 2024Astronomia do Reino Unido.

Se você quer entender o quão brilhante é o telescópio Webb, mas também por quethe green inferno 2024construção demorou tanto tempo — cercathe green inferno 202420 anos apenas na fasethe green inferno 2024construção —, você precisa dar uma olhada na caixathe green inferno 2024plásticothe green inferno 2024Gillian.

Ela contém uma "fatiathe green inferno 2024espelho" sobressalente do instrumento infravermelho médio (MIRI, na siglathe green inferno 2024inglês) que ela e seus colegas construíram para o telescópio.

Mais ou menos do tamanhothe green inferno 2024uma moeda britânicathe green inferno 202450 centavos, parece um mini acordeão musical feito para uma boneca. O pequeno espelho — mais uma vez revestidothe green inferno 2024ouro — contém uma sériethe green inferno 2024"degraus" inclinados.

O arranjo permite que o espelho adquira uma imagem do céu, mas também desmembre a luz de, digamos, uma galáxia ou a bordathe green inferno 2024um buraco negro, e na sequência envie essa luz para um espectrógrafo. Este dispositivo irá revelar a química, temperatura, densidade e velocidade dos alvosthe green inferno 2024estudo.

"Não apenasthe green inferno 2024um ponto da imagem, masthe green inferno 2024todos os pontos da imagem, todos ao mesmo tempo. Você vaithe green inferno 20242D para 3D — para o que chamamosthe green inferno 2024cubothe green inferno 2024dados", diz ela.

Isso já havia sido feito na astronomia a partir do solo, mas era uma novidade para um telescópio espacial. Além do mais, o nívelthe green inferno 2024precisãothe green inferno 2024engenharia exigido era extremamente desafiador.

Os degraus tinham que ser fabricados com muito cuidado para que tivessem arestas extremamente afiadas, caso contrário, a luzthe green inferno 2024diferentes comprimentosthe green inferno 2024onda iria esvair através do espelho, contaminando os dados.

Demorou um ano para convencer as agências espaciaisthe green inferno 2024que os espelhos do MIRI atenderiam às especificações. E a questão é a seguinte: este era apenas um pequeno componentethe green inferno 2024uma partethe green inferno 2024um telescópio gigante.

Quando eles montaram o Webb, cada um desses elementos teve que ser testado e,the green inferno 2024seguida, testado novamente quando unido a outro elemento. Toda a estrutura foi construída como uma boneca russa.

"Por ser um observatório tão grande e complexo, e também por ter que funcionarthe green inferno 2024temperaturas criogênicas, você não pode simplesmente juntar tudothe green inferno 2024uma vez e depois testar. Você coloca tudothe green inferno 2024pacotes selados, isolados termicamente, começando com as menores peçasthe green inferno 2024diante, testandothe green inferno 2024cada estágio. E então, conforme tudo fica cada vez maior, torna-se praticamente impossível voltar porque você encontrou um problemathe green inferno 2024um detector, digamos", explica Mark Clampin, ex-cientistathe green inferno 2024projeto da Nasa.

Imagine se no final da construção do telescópio eles percebessem que um dos espelhos do MIRI estava com defeito.

Desmontar o observatório multibilionário para chegar à parte inferior seria o piorthe green inferno 2024todos os pesadelos.

Mark McCaughrean é um astrônomo britânico especializadothe green inferno 2024infravermelho que trabalhou no projeto por 23 anos como consultor da Agência Espacial Europeia.

Ele já tinha visto fragmentos do Webb antes, mas, poucas semanas antes do lançamento, que será realizado do porto espacialthe green inferno 2024Kourou, na Guiana Francesa, ele teve a chancethe green inferno 2024examinar o observatório concluído pela primeira vez.

"Não tenho ideia do que dizer. É surpreendente." Há emoção nathe green inferno 2024voz.

Os espelhos e cobertoresthe green inferno 2024isolamento são um resplendorthe green inferno 2024ouro e prata. A última cor tem um leve tom púrpura. Estamos vendo o Webb emthe green inferno 2024configuração dobrada, mas ainda assim é do tamanhothe green inferno 2024um ônibusthe green inferno 2024dois andares.

Este "ônibus" precisou ser dobrado para caber perfeitamente no cone do narizthe green inferno 2024seu foguetethe green inferno 2024lançamento Ariane.

"Tem uma dimensão incrível", comenta Mark. "Quando se desdobrar no espaço — será um pássaro voando livremente no espaço, isso seria uma coisathe green inferno 2024se ver!"

O Webb teve que lutar contra os pessimistas durante todo o seu desenvolvimento. "É muito complexo", diziam. E se você considerar a sequênciathe green inferno 2024implementações que o telescópio precisa fazer para começar suas observações do cosmos, é meio assustador.

Os engenheiros se referem a "pontos únicosthe green inferno 2024falhas" para descrever as ações que, se não ocorrerem na hora e na ordem certa, correm o riscothe green inferno 2024inviabilizar toda a empreitada. O Webb precisa superar 344 destes obstáculos decisivos.

Algumas ações devem ser muito simples, como a implantação do painel solar e da antenathe green inferno 2024rádio nos minutos logo após o lançamento.

Mesmo a abertura das asas do espelho principal deve ser considerada uma operação bastante padrão.

Mas as ações que se concentraramthe green inferno 2024torno do desdobramento do escudo solar, do tamanhothe green inferno 2024uma quadrathe green inferno 2024tênis, que manterá o Webb fresco e protegeráthe green inferno 2024visão do brilho do Sol — é outra história.

"Alguns dos principais equipamentos incluem 140 mecanismosthe green inferno 2024liberação, cercathe green inferno 202470 conjuntosthe green inferno 2024dobradiças, oito motoresthe green inferno 2024implantação; temos rolamentos, molas, engrenagens; cercathe green inferno 2024400 polias são necessárias e 90 cabos, totalizando 400 m", diz Krystal Puga, da fabricante aeroespacial Northrop Grumman.

"Para aperfeiçoar a sequência, realizamos vários testesthe green inferno 2024instalação ao longothe green inferno 2024vários anosthe green inferno 2024modelos pequenos e grandes. Praticamos não apenas a implementação, mas também o processothe green inferno 2024acondicionamento. Isso nos dá a confiançathe green inferno 2024que o Webb será implantado com sucesso."

Para quem não esteve diretamente envolvido no projeto, todo o processothe green inferno 2024desdobramento parece assustador. E se houver algum contratempo com os cordões que puxam as membranas superfinas ou, pior ainda, se eles se romperem?

John Mather é aquela voz tranquilizadora. Seus muitos anos no projeto Webb o levaram a uma posição filosófica.

"Estou confiante", diz ele.

"No entanto, também estou cientethe green inferno 2024que não importa quão bom seja o plano que temos — e temos um plano muito bom —, coisas ruins ainda podem acontecer. Mas minha opinião não tem efeito sobre o hardware. E, consequentemente, minha preocupação também não tem efeito sobre o hardware. Então, eu geralmente não me preocupo."

Deixei este assunto para o final, mas não posso deixarthe green inferno 2024comentar. O custo.

O valor que todos citam,the green inferno 2024US$ 10 bilhões, abrange o períodothe green inferno 202420 anosthe green inferno 2024construção, o lançamento e cinco anosthe green inferno 2024operações no espaço.

O númerothe green inferno 2024si éthe green inferno 2024chorar. Mas vale lembrar que o Hubble também foi muito caro. O lendário observatório havia custado maisthe green inferno 2024US$ 7 bilhões (em dólaresthe green inferno 20242021) na épocathe green inferno 2024que foi lançado e reparado. Agora seu custo deve ter quase dobrado.

Mas, considerando tudo o que o Hubble nos mostrou sobre o Universo e nosso lugar nele, o velho telescópio parece ter um bom custo-benefício.

Se o Webb for bem-sucedidothe green inferno 2024revelar nossas origens atômicas, quem continuará a reclamar dos custos?

"No valor nominal, há muitos zeros, e só a Europa gastou 700 milhõesthe green inferno 2024euros (US$ 800 milhões) no James Webb", diz o ex-gerentethe green inferno 2024projetos da Agência Espacial Europeia Peter Jensen.

"Mas quando você olha para isso como um custo por habitante na Europa, se resume a uma xícarathe green inferno 2024café baratothe green inferno 2024um café barato, tomado por um períodothe green inferno 202420 anos."

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