O segredo que ajuda o telescópio James Webb a explorar o universo primordial.

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

"Máquina do Tempo" explora o universo primordial

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

Desde o seu lançamento em dezembro de 2021, o Telescópio Espacial James Webb orbitou a Terra a mais de um milhão de milhas de distância, enviando imagens deslumbrantes do espaço profundo.

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

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

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

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

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

Webb: O telescópio que "enxerga" o calor.

Diferentemente do telescópio Hubble ou das câmeras convencionais, que só fotografam luz visível, o Webb foi projetado para registrar luz infravermelha.

A luz infravermelha possui comprimentos de onda maiores que a luz visível, sendo, portanto, invisível ao olho humano. No entanto, o Webb consegue captar esse tipo de luz para estudar os objetos mais antigos e distantes do universo.

Câmeras infravermelhas, semelhantes a óculos de visão noturna, permitem "ver" 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 seja invisível ao olho humano, dispositivos especializados, como câmeras infravermelhas ou sensores térmicos, podem detectá-la como calor.

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

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

Essa expansão converte a luz visível em luz infravermelha. Como resultado, as galáxias mais distantes do espaço não brilham mais em luz visível, mas sim em uma tênue luz infravermelha. O Webb foi projetado especificamente para detectar esse tipo de luz.

Espelho Dourado Gigante: Coletando a Luz Mais Fraca

Antes de a luz atingir a câmera, ela precisa ser capturada pelo gigantesco espelho dourado de Webb, que tem mais de 6,5 metros de largura e é composto por 18 espelhos menores dispostos como uma colmeia.

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

Este espelho coleta a luz do espaço profundo e a reflete para os instrumentos do telescópio. Quanto maior o espelho, mais luz ele coleta e mais longe consegue enxergar. O espelho do Webb é o maior já enviado ao espaço pelo ser humano.

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

NIRCam e MIRI: os "olhos" supersensíveis de Webb

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

A NIRCam (câmera de infravermelho próximo) é a câmera principal do Webb, responsável por capturar imagens impressionantes de galáxias e estrelas. Ela também possui um coronógrafo – um dispositivo que bloqueia a luz das estrelas para que seja possível obter imagens de objetos muito tênues próximos a fontes de luz brilhantes, como planetas orbitando estrelas brilhantes.

A NIRCam funciona capturando luz infravermelha próxima (o tipo de luz mais próximo da luz visível ao olho humano) e decompondo-a em diferentes comprimentos de onda. Isso permite que os cientistas determinem não apenas a forma de um objeto, mas também sua composição.

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, que são 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 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 do Webb como seus olhos, poderia ver o calor de uma abelha na Lua.

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

Para detectar o calor tênue de objetos distantes, o Webb precisa se manter extremamente frio. É por isso que ele carrega um enorme escudo solar do tamanho de uma quadra de tênis. Esse escudo solar de cinco camadas bloqueia o calor do Sol, da Terra e até mesmo da Lua, mantendo o Webb a uma temperatura de cerca de -223 graus Celsius.

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

Transforme a luz do espaço em imagens vívidas.

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

Em vez disso, eles convertem a 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, a idade e a composição de galáxias, estrelas e muito mais.

Ao usar um espelho gigante para coletar luz infravermelha invisível e enviá-la para câmeras ultrageladas, o telescópio 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