O Telescópio Espacial James Webb, ou JWST, é um dos telescópios mais avançados já construídos. O planejamento para o JWST começou há mais de 25 anos, e os esforços de construção se estenderam por mais de uma década. Ele foi lançado ao espaço em 25 de dezembro de 2021 e, dentro de um mês, chegou ao seu destino final: a uma distância de cerca de 1,5 milhões quilômetros da Terra. Sua localização no espaço permite uma visão relativamente desobstruída do universo.
O design do telescópio foi um esforço global, liderado pela NASA e destinado a empurrar os limites da observação astronômica com engenharia revolucionária. Seu espelho é massivo – cerca de 6,5 metros de diâmetro. Isso é quase três vezes o tamanho do Telescópio Espacial Hubble, que foi lançado em 1990 e ainda está em funcionamento hoje.
É o espelho de um telescópio que permite coletar luz. O do JWST é tão grande que pode “ver” as galáxias e estrelas mais tênues e distantes do universo. Seus instrumentos de ponta podem revelar informações sobre a composição, temperatura e movimento desses objetos cósmicos distantes.
Como astrofísico, estou sempre olhando para trás no tempo para ver como eram as estrelas, galáxias e buracos negros supermassivos quando sua luz começou sua jornada em direção à Terra, e estou usando essas informações para entender melhor seu crescimento e evolução. Para mim e para milhares de cientistas espaciais, o Telescópio Espacial James Webb é uma janela para esse universo desconhecido.
Até que ponto o JWST pode espiar o cosmos e o passado? Cerca de 13,5 bilhões de anos.
Um telescópio não mostra estrelas, galáxias e exoplanetas como estão agora. Em vez disso, os astrônomos estão tendo um vislumbre de como eram no passado. Leva tempo para a luz viajar pelo espaço e chegar aos nossos telescópios. Em essência, isso significa que um olhar para o espaço também é uma viagem de volta no tempo.
Isso é verdade mesmo para objetos que estão bastante próximos de nós. A luz que você vê do Sol saiu dele cerca de 8 minutos e 20 segundos antes. É o tempo que a luz do Sol leva para viajar até a Terra.
Você pode facilmente fazer a conta disso. Toda luz – seja a luz solar, de uma lanterna ou de uma lâmpada em sua casa – viaja quase 300.000 quilômetros por segundo. Isso é cerca de 18 milhões de quilômetros por minuto. O Sol está a cerca de 150 milhões de quilômetros da Terra. Isso dá cerca de 8 minutos e 20 segundos.
Mas quanto mais distante algo estiver, mais tempo sua luz levará para nos alcançar. É por isso que a luz que vemos de Proxima Centauri, a estrela mais próxima de nós além do nosso Sol, tem 4 anos de idade; ou seja, está a aproximadamente 40 trilhões de quilômetros da Terra, então essa luz leva pouco mais de quatro anos para nos alcançar. Ou, como os cientistas gostam de dizer, quatro anos-luz.
Mais recentemente, o JWST observou Earendel, uma das estrelas mais distantes já detectadas. A luz que o JWST vê de Earendel tem cerca de 12,9 bilhões de anos.
O Telescópio Espacial James Webb está olhando muito mais para trás no tempo do que era possível com outros telescópios, como o Telescópio Espacial Hubble. Por exemplo, embora o Hubble possa ver objetos 60.000 vezes mais fracos do que o olho humano é capaz, o JWST pode ver objetos quase nove vezes mais fracos do que o próprio Hubble.
Mas é possível ver até o início do tempo?
O Big Bang é um termo usado para definir o início de nosso universo como o conhecemos. Os cientistas acreditam que ocorreu cerca de 13,8 bilhões de anos atrás. É a teoria mais amplamente aceita entre os físicos para explicar a história de nosso universo.
O nome é um pouco enganador, no entanto, porque sugere que algum tipo de explosão, como fogos de artifício, criou o universo. O Big Bang representa mais de perto a aparência de um espaço rapidamente expansivo em todo lugar no universo. O ambiente imediatamente após o Big Bang era semelhante a uma neblina cósmica que cobria o universo, dificultando a passagem da luz além dela. Eventualmente, galáxias, estrelas e planetas começaram a se formar.
É por isso que essa era no universo é chamada de “idades cósmicas escuras”. Conforme o universo continuava a se expandir, a névoa cósmica começou a se dissipar, e a luz eventualmente conseguiu viajar livremente pelo espaço. Na verdade, alguns satélites observaram a luz deixada pelo Big Bang, cerca de 380.000 anos após sua ocorrência. Esses telescópios foram construídos para detectar o brilho remanescente desigual do Big Bang, cuja luz pode ser rastreada na banda de micro-ondas.
No entanto, mesmo 380.000 anos após o Big Bang, não havia estrelas e galáxias. O universo ainda era um lugar muito escuro. As idades cósmicas escuras não terminariam até alguns milhões de anos depois, quando as primeiras estrelas e galáxias começaram a se formar.
O Telescópio Espacial James Webb não foi projetado para observar até o Big Bang, mas sim para ver o período em que os primeiros objetos no universo começaram a se formar e emitir luz. Antes desse período, há pouca luz para o Telescópio Espacial James Webb observar, dadas as condições do início do universo e a falta de galáxias e estrelas.
Espiar o período de tempo próximo ao Big Bang não é simplesmente uma questão de ter um espelho maior – os astrônomos já fizeram isso usando outros satélites que observam a emissão de micro-ondas logo após o Big Bang. Então, o Telescópio Espacial James Webb observar o universo alguns milhões de anos após o Big Bang não é uma limitação do telescópio. Na verdade, essa é realmente a missão do telescópio. É um reflexo de onde no universo esperamos que a primeira luz de estrelas e galáxias apareça.
Ao estudar galáxias antigas, os cientistas esperam entender as condições únicas do início do universo e obter informações sobre os processos que as ajudaram a florescer. Isso inclui a evolução de buracos negros supermassivos, o ciclo de vida das estrelas e do que são feitos os exoplanetas – mundos além do nosso sistema solar.
