Telescópio James Webb: o aparelhofoguete pix betUS$ 10 bi que vai buscar as primeiras luzes do universo:foguete pix bet

Eles vão fazer isso usando o maior telescópio já lançado no espaço: o Telescópio Espacial James Webb (JWST, na siglafoguete pix betinglês).

Com lançamento previsto para os próximos dias, o JWST tem a missãofoguete pix betolhar 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 espelhofoguete pix bet6,5 mfoguete pix betlargura e quatro instrumentos supersensíveis, o Webb ficará olhando por dias para um ponto restrito no céu a fimfoguete pix betdetectar a luz que viajou através da imensidão do espaço por maisfoguete pix bet13,5 bilhõesfoguete pix betanos.

"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 milhõesfoguete pix betanos após o Big Bang. Não haverá muitos para serem encontrados naquela época, mas o telescópio Webb é capazfoguete pix betvê-los, se eles estiverem lá e tivermos sorte", afirmou o pesquisador da Nasa, a agência espacial americana,foguete pix betuma edição especial do programa Discovery do BBC World Service.

É surpreendente que você ainda seja capazfoguete pix bettestemunhar tal coisa. Mas esta é a consequênciafoguete pix beta luz ter uma velocidade finitafoguete pix betum cosmos vasto efoguete pix betexpansão.

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 máquinafoguete pix betUS$ 10 bilhões para detectar algumas manchas vermelhas fracas no céu?

Basicamente, tudo isso se resume à questão mais fundamentalfoguete pix bettodas:foguete pix betonde viemos?

Quando o Universo foi formado no Big Bang, continha apenas hidrogênio, hélio e um punhadofoguete pix betlítio. 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 comfoguete pix betexistência.

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 formaçãofoguete pix bettoda semelhança; é o argumento do 'somos todos feitosfoguete pix betpoeira estelar'", pondera Rebecca Bowler, astrônoma da Universidadefoguete pix betOxford, no Reino Unido, que é membro da equipe do instrumento NIRSpec (siglafoguete pix betinglês para Espectrógrafofoguete pix betinfravermelho próximo) do Webb.

"É sobre a formação do primeiro átomofoguete pix betcarbonofoguete pix bettodos os tempos. É absolutamente incrível para mim que a gente possa realmente observar esse processofoguete pix betandamento."

Não sabemos muito sobre as primeiras estrelas. Podemos aplicar as leis da físicafoguete pix betmodelosfoguete pix betcomputador e executá-los para ter uma noção do que pode ser possível. E parece fantástico.

"As estimativas variamfoguete pix betuma ordemfoguete pix bet100 a 1.000 vezes a massa do nosso Sol", afirma Marcia Rieke, a principal pesquisadora do instrumento NIRCam (câmerafoguete pix betinfravermelho próximo) do Webb.

"E, na verdade, todas as estrelas seguem a regrafoguete pix betque o períodofoguete pix bettempofoguete pix betque podem existir como uma estrela é inversamente proporcional àfoguete pix betmassa — 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 milhãofoguete pix betanos ou algo assim."

Nosso próprio Sol parece bastante tímidofoguete pix betcomparação a elas. Já queimou por quase cinco bilhõesfoguete pix betanos e provavelmente continuará queimando por mais cinco.

A ênfase na busca pela primeira luz das estrelas faz Webb soar como uma "flautafoguete pix betuma 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 cometasfoguete pix betnosso próprio Sistema Solar até os buracos negros colossais que parecem residir no centrofoguete pix bettodas as galáxias. E deve ser particularmente hábil para estudar planetas ao redorfoguete pix betoutros sóis.

O Webb foi sintonizado, no entanto, para olhar para todos os seus alvosfoguete pix betuma maneira muito particular...foguete pix betinfravermelho.

O Hubble foi projetado para ser sensível à luz predominantementefoguete pix betcomprimentosfoguete pix betonda ópticos ou visíveis. É o mesmo tipofoguete pix betluz que detectamos com nossos olhos.

O Webb, por outro lado, está configurado especificamente para detectar comprimentosfoguete pix betonda mais longos, que, embora invisíveis aos nossos olhos, estão exatamente no modofoguete pix betque 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 issofoguete pix betredshift (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 diâmetrofoguete pix betseu espelho éfoguete pix betapenas 2,4 m, e a potênciafoguete pix betum 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 produçãofoguete pix betespelhos telescópicos.

Suas máquinasfoguete pix betpolimento à manivela conseguiam chegar a uma superfície refletiva superlisafoguete pix betdiscos feitos a partirfoguete pix betuma ligafoguete pix betestanho e cobre.

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

Eles são feitosfoguete pix betmetal berílio, que é leve e mantémfoguete pix betformafoguete pix bettemperaturas muito baixas. E possuem um revestimentofoguete pix betouro. É uma camada extremamente fina, com apenas algumas centenasfoguete pix betátomosfoguete pix betespessura, mas essa adição transforma os espelhosfoguete pix betrefletores quase perfeitos no infravermelho.

Noventa e oito por cento da luz incidente é refletida, garantindo que a emissãofoguete pix betestrelas distantes sofra perdas mínimas quando chega aos instrumentos do Webb.

Qualquer pessoa que tenha visto o espelho principal segmentadofoguete pix bet6,5 m do telescópio atestaráfoguete pix betqualidade hipnotizante. Mesmo aqueles que trabalharam nele por duas décadas nunca se cansamfoguete pix betsua beleza.

"Houve um tempofoguete pix betque 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 macacãofoguete pix betsegurança, olhando para todas aquelas superfíciesfoguete pix betouro e me vendo sendo refletidofoguete pix betvolta. Foi realmente incrível — todas aquelas superfícies focandofoguete pix betmim. Tive uma sensação incrívelfoguete pix betenergia estando no centro daquilo tudo. "

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

Quando o telescópio entroufoguete pix betórbitafoguete pix bet1990, 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 garantiafoguete pix betperfeição.

Agostofoguete pix bet2017 foi o mêsfoguete pix betque o furacão Harvey devastou o Texas, despejando surpreendentes 127 bilhõesfoguete pix bettoneladasfoguete pix betáguafoguete pix betchuva sobre o Estado americano.

É dignofoguete pix betnota porque no meio daquele dilúvio, o Webb estavafoguete pix betHouston, no Centro Espacial Johnson da Nasa, passando por testes cruciais que provariam quefoguete pix betóptica estava apta a ir para o espaço.

Os engenheiros haviam colocado o telescópio no simulador espacial que foi usado na décadafoguete pix bet1960 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 capazfoguete pix betengolir o telescópio inteiro (sem a proteção solar).

O objetivo do testefoguete pix bettrês meses era levar o Webb àfoguete pix bettemperatura operacional no espaçofoguete pix betpouco menosfoguete pix bet-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 chancefoguete pix betver como seus sistemas funcionavam numa simulação das condições fora deste planeta.

Por causa do furacão Harvey, os consolesfoguete pix betcomputador que dialogavam com o telescópio Webb dentro da Câmara A, às vezes, precisavam ser cobertos por uma lonafoguete pix betplástico para protegê-los do riscofoguete pix betpingar água do teto.

Mas escondido atrás das espessas paredes do módulo a vácuo, o Webbfoguete pix betsi 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 mudarfoguete pix betcurvatura", explica Lee Feinberg.

"Quando implantados pela primeira vez no espaço, esses segmentos ficarão desalinhados. Mas todos esses atuadores nos levarãofoguete pix betum desalinhamentofoguete pix betmilímetros para apenas nanômetros. Um fatorfoguete pix betmelhoriafoguete pix betum milhão."

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

"Isso é o que demonstramos na câmarafoguete pix betteste. Sabemos que quando focarmosfoguete pix betuma estrela no espaço pela primeira vez, veremos 18 pontosfoguete pix betluz diferentes porque os 18 segmentosfoguete pix betespelho 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, engenheirafoguete pix betsistemasfoguete pix betinstrumentos da Nasa.

Gillian Wright está carregando uma caixafoguete pix betTupperware.

"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 Centrofoguete pix betTecnologiafoguete pix betAstronomia do Reino Unido.

Se você quer entender o quão brilhante é o telescópio Webb, mas também por quefoguete pix betconstrução demorou tanto tempo — cercafoguete pix bet20 anos apenas na fasefoguete pix betconstrução —, você precisa dar uma olhada na caixafoguete pix betplásticofoguete pix betGillian.

Ela contém uma "fatiafoguete pix betespelho" sobressalente do instrumento infravermelho médio (MIRI, na siglafoguete pix betinglês) que ela e seus colegas construíram para o telescópio.

Mais ou menos do tamanhofoguete pix betuma moeda britânicafoguete pix bet50 centavos, parece um mini acordeão musical feito para uma boneca. O pequeno espelho — mais uma vez revestidofoguete pix betouro — contém uma sériefoguete pix bet"degraus" inclinados.

O arranjo permite que o espelho adquira uma imagem do céu, mas também desmembre a luz de, digamos, uma galáxia ou a bordafoguete pix betum buraco negro, e na sequência envie essa luz para um espectrógrafo. Este dispositivo irá revelar a química, temperatura, densidade e velocidade dos alvosfoguete pix betestudo.

"Não apenasfoguete pix betum ponto da imagem, masfoguete pix bettodos os pontos da imagem, todos ao mesmo tempo. Você vaifoguete pix bet2D para 3D — para o que chamamosfoguete pix betcubofoguete pix betdados", 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 nívelfoguete pix betprecisãofoguete pix betengenharia exigido era extremamente desafiador.

Os degraus tinham que ser fabricados com muito cuidado para que tivessem arestas extremamente afiadas, caso contrário, a luzfoguete pix betdiferentes comprimentosfoguete pix betonda iria esvair através do espelho, contaminando os dados.

Demorou um ano para convencer as agências espaciaisfoguete pix betque os espelhos do MIRI atenderiam às especificações. E a questão é a seguinte: este era apenas um pequeno componentefoguete pix betuma partefoguete pix betum telescópio gigante.

Quando eles montaram o Webb, cada um desses elementos teve que ser testado e,foguete pix betseguida, 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 funcionarfoguete pix bettemperaturas criogênicas, você não pode simplesmente juntar tudofoguete pix betuma vez e depois testar. Você coloca tudofoguete pix betpacotes selados, isolados termicamente, começando com as menores peçasfoguete pix betdiante, testandofoguete pix betcada estágio. E então, conforme tudo fica cada vez maior, torna-se praticamente impossível voltar porque você encontrou um problemafoguete pix betum detector, digamos", explica Mark Clampin, ex-cientistafoguete pix betprojeto 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 piorfoguete pix bettodos os pesadelos.

Mark McCaughrean é um astrônomo britânico especializadofoguete pix betinfravermelho 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 espacialfoguete pix betKourou, na Guiana Francesa, ele teve a chancefoguete pix betexaminar o observatório concluído pela primeira vez.

"Não tenho ideia do que dizer. É surpreendente." Há emoção nafoguete pix betvoz.

Os espelhos e cobertoresfoguete pix betisolamento são um resplendorfoguete pix betouro e prata. A última cor tem um leve tom púrpura. Estamos vendo o Webb emfoguete pix betconfiguração dobrada, mas ainda assim é do tamanhofoguete pix betum ônibusfoguete pix betdois andares.

Este "ônibus" precisou ser dobrado para caber perfeitamente no cone do narizfoguete pix betseu foguetefoguete pix betlançamento Ariane.

"Tem uma dimensão incrível", comenta Mark. "Quando se desdobrar no espaço — será um pássaro voando livremente no espaço, isso seria uma coisafoguete pix betse ver!"

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

Os engenheiros se referem a "pontos únicosfoguete pix betfalhas" para descrever as ações que, se não ocorrerem na hora e na ordem certa, correm o riscofoguete pix betinviabilizar 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 antenafoguete pix betrádio 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 concentraramfoguete pix bettorno do desdobramento do escudo solar, do tamanhofoguete pix betuma quadrafoguete pix bettênis, que manterá o Webb fresco e protegeráfoguete pix betvisão do brilho do Sol — é outra história.

"Alguns dos principais equipamentos incluem 140 mecanismosfoguete pix betliberação, cercafoguete pix bet70 conjuntosfoguete pix betdobradiças, oito motoresfoguete pix betimplantação; temos rolamentos, molas, engrenagens; cercafoguete pix bet400 polias são necessárias e 90 cabos, totalizando 400 m", diz Krystal Puga, da fabricante aeroespacial Northrop Grumman.

"Para aperfeiçoar a sequência, realizamos vários testesfoguete pix betinstalação ao longofoguete pix betvários anosfoguete pix betmodelos pequenos e grandes. Praticamos não apenas a implementação, mas também o processofoguete pix betacondicionamento. Isso nos dá a confiançafoguete pix betque o Webb será implantado com sucesso."

Para quem não esteve diretamente envolvido no projeto, todo o processofoguete pix betdesdobramento 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 cientefoguete pix betque 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 deixarfoguete pix betcomentar. O custo.

O valor que todos citam,foguete pix betUS$ 10 bilhões, abrange o períodofoguete pix bet20 anosfoguete pix betconstrução, o lançamento e cinco anosfoguete pix betoperações no espaço.

O númerofoguete pix betsi éfoguete pix betchorar. Mas vale lembrar que o Hubble também foi muito caro. O lendário observatório havia custado maisfoguete pix betUS$ 7 bilhões (em dólaresfoguete pix bet2021) na épocafoguete pix betque 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-sucedidofoguete pix betrevelar nossas origens atômicas, quem continuará a reclamar dos custos?

"No valor nominal, há muitos zeros, e só a Europa gastou 700 milhõesfoguete pix beteuros (US$ 800 milhões) no James Webb", diz o ex-gerentefoguete pix betprojetos da Agência Espacial Europeia Peter Jensen.

"Mas quando você olha para isso como um custo por habitante na Europa, se resume a uma xícarafoguete pix betcafé baratofoguete pix betum café barato, tomado por um períodofoguete pix bet20 anos."

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