Telescópio Espacial James Webb completa um ano em operação; veja principais descobertas

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O centro que gerencia o projeto da Nasa em parceria com outras instituições, o Space Telescope Science Institute (STScI), já lista 750 estudos feitos diretamente com dados e imagens coletados pelo James Webb. Uma segunda frente de artigos científicos já trabalha também em interpretar o que o telescópio está enxergando.

Dos dois campos de pesquisa mais populares, a busca de vida fora da Terra e a compreensão das origens do Universo, o segundo foi o mais impactado até aqui. Uma descoberta importante foi semeada logo pela primeira imagem realizada pelo telescópio, em 11 de julho de 2022: a foto mais profunda já feita do Universo.

Quanto mais distante uma galáxia está, mais antiga é a imagem que se vê dela, porque a velocidade da luz é finita. A mais profunda detectada ali pelo James Webb tem 13,1 bilhão de anos de idade: uma relíquia arqueológica cósmica, considerando que o Universo nasceu com o Big Bang há 13,8 bilhão de anos.

O James Webb foi projetado para enxergar nessa distância em parte por enxergar luz infravermelha muito bem. À medida que a luz viaja dos rincões do espaço até aqui, a expansão do Universo estica o comprimento das ondas luminosas, que diminuem de frequência. Por isso, em astronomia, enxergar longe significa enxergar bem o vermelho e as “cores invisíveis” abaixo dele.

O Webb já começou a mapear a distribuição das galáxias dos primeiros dois bilhões de anos do Universo.

Aquilo que se esperava ver nos confins do cosmo, porém, não está muito em conformidade com a expectativa dos cientistas. Num Universo inicial com maior concentração de matéria, a lógica implica que as galáxias provavelmente estariam disputando espaço, com colisões e interações numa frequência muito maior. Mas não foi isso que se viu.

— Nossa previsão inicial era ver muitas galáxias com formas irregulares, com várias delas se fundindo, mas o que a gente percebeu é que na verdade a morfologia dessas galáxias mais distantes se parece muito com a do nosso universo local — afirma o astrônomo brasileiro Leonardo Ferreira, da Universidade de Victoria (Canadá).

Ferreira liderou dois desses estudos, peças de quebra-cabeça num cenário que está surpreendendo os teóricos da cosmologia, que esperavam um universo diferente numa época tão remota. É como se o cosmo tivesse “queimado a largada” do Big Bang, o que não faz sentido. Essa inconsistência deve levar teóricos à prancheta para refinar seus modelos.

Não é só nas regiões remotas do cosmo, porém, que o Webb tem se destacado. Na astrofísica de estrelas mais próximas, ele tem revelado detalhes, por exemplo, de como é a morte de estrelas como o Sol. Uma observação impactante do Webb foi a da nebulosa Anel do Sul, uma nuvem de gás e fragmentos ejetada de uma estrela que morreu lentamente.

Um consórcio internacional de 69 cientistas se reuniu para analisar dados do Webb sobre o objeto e concluiu que a estrela em questão não morreu solitária. Ela era, na verdade, um sistema binário de estrelas companheiras, que durante o processo de inchaço e expulsão de gás ao final de suas vidas provavelmente enovelou mais duas outras estrelas próximas.

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A interação produziu um padrão complexo de arcos e filamentos no espaço que só agora o Web conseguiu mostrar com clareza, por isso foi possível inferir esse cenário caótico usando modelos de computador. A astrônoma Denise Gonçalves, do Observatório do Valongo/UFRJ, foi coautora da descoberta e crê que esse tipo de evento não é exceção.

— A gente acredita que isso é uma coisa muito mais típica do que rara — diz a cientista. — Quando a gente olha para todas as nebulosas planetárias que a gente conhece na galáxia, elas não são todas redondinhas. E para tirar a “esfericidade” da morfologia delas precisamos invocar mais de uma estrela no centro. Agora a gente sabe que podem ter várias estrelas.

Além da cosmologia e da astrofísica de estrelas, o Webb promete revolucionar a busca da existência de vida fora da Terra. O telescópio já conseguiu identificar a presença de moléculas de carbono que embasam a química orgânica em torno de outra estrela. O desafio agora é achar substâncias como CO2 e metano dentro de planetas específicos, meta que fica para os próximos anos.

Alvos para o James Webb não faltam. Para o astrônomo Cassio Leandro Barbosa, professor do Centro Universitário FEI, o bom desempenho do telescópio no primeiro ano eleva a expectativa para os próximos.

— A missão do James Webb já foi estendida. Além dos cinco anos prioritários, esperam operar por mais cinco, e existe até perspectiva de que chegue a 20 anos — explica. — Além disso, o telescópio conseguiu atingir uma resolução cerca de dez vezes melhor do que a prevista.

No Universo atual, com 13,8 bilhões de anos de idade, as galáxias não estão distribuídas uniformemente. Elas se agrupam ao longo de filamentos de força gravitacional, lembrando o traçado de uma teia de aranha. Cientistas usaram imagens do James Webb para observar um grupo de 10 galáxias distantes (circuladas nesta imagem), de quando o cosmo tinha só 0,8 bilhão de anos. Já naquela época, as galáxias se agrupavam daquela maneira.

O telescópio James Webb foi o primeiro a conseguir enxergar a evidência de um planeta fora do Sistema Solar que possui nuvens. Catalogado com a sigla VHS 1256 b, esse mundo que fica a 40 anos-luz da Terra tem uma atmosfera de vapor d'água, metano e monóxido de carbono com uma movimentação turbulenta que o faz variar de brilho. Essa oscilação é que permitiu ao Webb detectar suas características.

Com seu espectrógrafo de alta precisão para luz infravermelha, um instrumento que decompõe a luz em diferentes frequências, o James Webb consegiu detectar vapor pela primeira vez em um cometa que tem a ponta de sua órbita no cinturão de asteroides. Isso significa que essa região do Sistema Solar possui água preservada de tempos primordiais, e que parte da água da Terra pode ter se originado dali.

Quando o Universo tinha cerca de 380 milhões de anos, os primeiros átomos neutros que se formavam se acumularam num gás tão denso que a luz não podia atravessá-lo. O cosmo ficou opaco. Com cerca de 1 bilhão de anos, porém, ele voltou a ficar transparente. Uma observação do Webb mostrou que as primeiras estrelas emitiram uma radiação forte que “reionizou” esse gás, decompondo os átomos e abrindo espaço para a luz.

Observando um sistema estelar em formação a 1.350 anos-luz, o James Webb conseguiu detectar a presença de uma substância importante para ambientes como o da Terra. O metil, que consiste de um átomo de carbono ligado a três de hidrogênio, é molécula de carga positiva precursora da química orgânica. Essencial na sucessão de eventos que levam ao surgimento da vida, talvez ela não seja tão rara.