O segredo que ajuda o telescópio James Webb a explorar o universo primitivo

(Dan Tri) - Uma máquina capaz de ver a luz de galáxias se formou há 13 bilhões de anos. O Telescópio James Webb foi construído para tornar essa missão uma realidade.

"Máquina do tempo" explora o universo primitivo

Imagem da nebulosa NGC 604, a cerca de 2,7 milhões de anos-luz da Terra, tirada pelo Telescópio Espacial James Webb (Foto: NASA/ESA/CSSA/STScl).

Desde seu lançamento no espaço em dezembro de 2021, o Telescópio Espacial James Webb orbitou a Terra por mais de um milhão de milhas, enviando continuamente imagens de tirar o fôlego do espaço profundo.

Então, o que permitiu que Webb "enxergasse" tão longe, até mesmo no passado, para explorar o universo primitivo?

O segredo está no poderoso sistema de câmera do Webb, especialmente em sua capacidade de capturar luz infravermelha, um tipo de luz que o olho humano não consegue ver.

Quando Webb tira uma foto de uma galáxia distante, os astrônomos estão, na verdade, vendo essa galáxia bilhões de anos atrás.

A luz da galáxia viajou pelo espaço por bilhões de anos para chegar ao espelho do telescópio. É como se o Webb fosse uma "máquina do tempo" capturando imagens do universo em seus estágios iniciais.

Ao usar um espelho gigante para coletar essa luz antiga, Webb está descobrindo novos segredos sobre o universo.

Webb: O telescópio que “vê” calor

Ao contrário do telescópio Hubble ou das câmeras convencionais que capturam apenas luz visível, o Webb foi projetado para capturar luz infravermelha.

A luz infravermelha tem comprimentos de onda maiores que a luz visível, por isso é invisível ao olho humano. No entanto, o Webb consegue capturar esse tipo de luz para estudar os objetos mais antigos e distantes do universo.

Câmeras infravermelhas, assim como óculos de visão noturna, permitem que você "veja" ondas infravermelhas emitidas por objetos quentes, como pessoas e animais. A temperatura da imagem é medida em graus Fahrenheit (imagem: NASA/JPL-Caltech).

Embora a luz infravermelha não possa ser vista pelo olho humano, dispositivos especializados, como câmeras infravermelhas ou sensores térmicos, podem detectá-la como calor.

Óculos de visão noturna, que usam luz infravermelha para detectar objetos quentes no escuro, são um excelente exemplo. Webb também aplica tecnologia semelhante para estudar estrelas, galáxias e planetas.

O motivo pelo qual Webb usa luz infravermelha é porque, à medida que a luz visível de galáxias distantes viaja pelo espaço, ela é esticada devido à expansão do universo.

Essa expansão converte luz visível em luz infravermelha. Como resultado, as galáxias mais distantes no espaço não brilham mais em luz visível, mas sim em luz infravermelha fraca. O Webb foi projetado especificamente para detectar esse tipo de luz.

Espelho Dourado Gigante: Coletando a Luz Mais Fraca

Antes que a luz chegue à câmera, ela precisa ser capturada pelo espelho dourado gigante de Webb, que tem mais de 6,5 metros de largura e é composto por 18 espelhos menores dispostos como um favo de mel.

A superfície do espelho é coberta com uma fina camada de ouro, não apenas para aumentar a estética, mas também porque o ouro reflete extremamente bem a luz infravermelha.

Este espelho coleta luz do espaço profundo e a reflete nos instrumentos do telescópio. Quanto maior o espelho, mais luz ele coleta e mais longe ele pode ver. O espelho de Webb é o maior espelho já enviado ao espaço por humanos.

O grande espelho de Webb, composto por 18 pequenos espelhos hexagonais e revestido de ouro (foto: NASA).

NIRCam e MIRI: os "olhos" supersensíveis de Webb

Os dois instrumentos científicos mais importantes de Webb, que funcionam como câmeras, são a NIRCam e a MIRI.

A NIRCam (câmera infravermelha próxima) é a principal câmera do Webb, que captura imagens impressionantes de galáxias e estrelas. Ela também possui um coronógrafo – um dispositivo que bloqueia a luz das estrelas para capturar imagens de objetos muito tênues perto de fontes de luz brilhantes, como planetas orbitando estrelas brilhantes.

A NIRCam funciona capturando a luz infravermelha próxima (o tipo de luz mais próximo do que o olho humano consegue ver) e dividindo-a em diferentes comprimentos de onda. Isso permite que os cientistas não apenas determinem a forma de um objeto, mas também descubram do que ele é feito.

Diferentes materiais no espaço absorvem e emitem luz infravermelha em comprimentos de onda específicos, criando uma "impressão digital química" única. Ao estudar essas impressões digitais, os cientistas podem aprender sobre as propriedades de estrelas e galáxias distantes.

O MIRI (instrumento de infravermelho médio) detecta comprimentos de onda infravermelhos mais longos, particularmente úteis para detectar objetos mais frios e empoeirados, como estrelas ainda em formação dentro de nuvens de gás. O MIRI pode até ajudar a encontrar pistas sobre os tipos de moléculas presentes nas atmosferas de planetas que poderiam abrigar vida.

Ambas as câmeras são muito mais sensíveis do que as câmeras padrão usadas na Terra. A NIRCam e a MIRI conseguem detectar a menor quantidade de calor a bilhões de anos-luz de distância. Se você tivesse a NIRCam de Webb como seus olhos, conseguiria ver o calor de uma abelha na Lua.

Primeiras imagens de campo profundo de Webb: imagem MIRI à esquerda e imagem NIRCam à direita (imagem: NASA).

Para detectar o calor fraco de objetos distantes, o Webb precisa se manter extremamente frio. É por isso que ele carrega um protetor solar gigante, do tamanho de uma quadra de tênis. Esse protetor solar de cinco camadas bloqueia o calor do Sol, da Terra e até da Lua, ajudando o Webb a manter uma temperatura em torno de 223 graus Celsius negativos.

O MIRI precisa ser ainda mais frio, por isso possui seu próprio refrigerador especial, chamado crio-resfriador, para mantê-lo próximo a -266 graus Celsius. Se o Webb estivesse um pouco mais quente, seu próprio calor sobrepujaria os sinais fracos que tentava detectar.

Transforme a luz ambiente em imagens vívidas

Quando a luz atinge a câmera de Webb, ela atinge sensores chamados detectores. Esses detectores não tiram fotos comuns como as câmeras de um celular.

Em vez disso, eles convertem luz infravermelha em dados digitais, que são então enviados de volta à Terra, onde os cientistas os processam e os transformam em imagens coloridas.

As cores que vemos nas imagens de Webb não são o que a câmera "vê" diretamente. Como a luz infravermelha é invisível, os cientistas atribuem cores a diferentes comprimentos de onda para nos ajudar a entender o que está na imagem.

Essas imagens processadas ajudam a revelar a estrutura, idade e composição de galáxias, estrelas e muito mais.

Ao usar um espelho gigante para coletar luz infravermelha invisível e enviá-la para câmeras ultrafrias, o Telescópio Espacial James Webb nos permitiu ver galáxias se formando desde o início do universo, o que significa que estamos vendo o que aconteceu há cerca de 14 bilhões de anos.

Fonte: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/bi-mat-giup-kinh-vien-vong-james-webb-co-the-kham-pha-vu-tru-so-khai-20250710034510062.htm