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O Telescópio James Webb (JWST) é o maior telescópio já construído. As imagens do JWST são alucinantes e reformulam muito do que sabemos sobre o nosso universo. Você gostaria de viajar no tempo? O Telescópio James Webb está olhando para as regiões mais distantes do nosso universo.
Quanto mais fundo olhamos para o universo, mais para trás no tempo estamos viajando. O Telescópio James Webb nos permite olhar 13,5 bilhões de anos no passado. Vejamos fatos alucinantes do telescópio James Webb para geeks do espaço.
Qual é a finalidade do Telescópio James Webb?
A NASA identificou quatro objetivos científicos primários para o Telescópio Jame Webb:
Olhar para trás no tempo, 13,5 bilhões de anos para ser exato, para a formação das primeiras galáxias e estrelas após o big bang.Aprenda como as galáxias se agrupam ao longo do tempo (bilhões de anos).Use a visão infravermelha para olhar através das nuvens de poeira e ver onde nascem as estrelas e os planetas.Estude a atmosfera dos planetas extrasolares. Outros planetas também têm o bloco de construção da vida?
Para entender como o Telescópio James Webb pode enxergar bilhões de anos no passado, precisamos entender as distâncias e as viagens da luz em relação ao espaço.
Distâncias dentro do nosso sistema solar
Nós (não astrônomos) usamos milhas ou quilômetros para discutir as distâncias dentro do nosso sistema solar. São 239.000 milhas da Terra à Lua. Isso é facilmente compreensível.
New Horizons, o foguete mais rápido (até o momento), viaja a aproximadamente 36.000 milhas por hora.
Então, quanto tempo levaria para New Horizons para chegar à lua (239.000 milhas)? Levará aproximadamente 6,5 horas para chegar lá. Se enviarmos a New Horizons para Plutão, nosso vizinho maluco (3.577.000.000 milhas), levará 11 anos dentro da New Horizons.
Curiosidade: Se enviarmos nosso jato de combate mais rápido (Lockheed YF-12A) para a Lua em sua velocidade mais rápida de 2.275 milhas por hora (MPH), levará aproximadamente quatro anos e meio dias. Se dirigirmos até a Lua (supondo que estamos no Texas e dirigindo a 85 MPH), levará cerca de 117 dias.
Anos-luz
Conforme definido pela IAU, um ano-luz é a distância que a luz viaja no vácuo em um Ano juliano.
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As distâncias são tão vastas que usar medidas “terrenas” não faz sentido. Proxima Centauri é nosso “vizinho estrela” mais próximo a 25.300.000.000.000 milhas.
Se entrarmos em nosso carro e começarmos a dirigir em direção a Proxima Centauri, devemos chegar em aproximadamente quatorze milhões de anos. (Melhor trazer um lanche!)
As distâncias e os tempos tornam-se muito grandes para facilitar a digestão, então, em vez de milhas por hora, usamos um ano-luz como medida.
Quão rápido A luz viaja?
A luz viaja a 186.000 milhas por segundo, aproximadamente 5,88 trilhões de milhas por ano. Se olharmos para Proxima Centauri, podemos usar anos-luz como padrão de medição e dizer que está a cerca de quatro anos-luz de distância da Terra.
#1: O telescópio James Webb olha para o passado
O Telescópio James Webb (JWST) pode observar cerca de 13,6 bilhões de anos-luz no passado. Como isso funciona?
Quando a luz solar atinge a Terra, ela deixa o sol cerca de 499 segundos antes de chegar à Terra. Quatrocentos e noventa e nove segundos (8,3 minutos) para viajar 93.000.000 milhas. O mesmo princípio é verdadeiro quando olhamos para galáxias e estrelas fora do nosso sistema solar. A luz que estamos vendo agora começou sua jornada pelo espaço há muito tempo. Se examinarmos um sinal, ou luz, que deixou uma galáxia diferente há 13,6 bilhões de anos, estamos olhando para o passado. (Curiosidade: a luz que vemos hoje, 13,6 bilhões de anos depois de deixar sua galáxia, não é necessariamente a mesma luz que existe hoje na fonte da luz. A própria fonte de luz pode queimou bilhões de anos atrás!)
#2: Telescópio James Webb vs Hubble: Igual, Igual, mas Diferente
Houve muita discussão na comunidade científica de que o JWST era um substituto do Telescópio Hubble. Os dois telescópios têm capacidades diferentes e sobrepostas. O poder real dos dois instrumentos pode estar na coleta de dados do mesmo objeto e na comparação dos dois.
Hubble Versus JWST
O Telescópio Espacial Hubble foi lançado na órbita baixa da Terra em 1990 e continua em operação.
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O JWST tem instrumentação diferente do Telescópio Hubble. O Hubble foi projetado de olho nos comprimentos de onda ópticos e ultravioleta. Comprimentos de onda infravermelhos são o pão com manteiga do JWST.
*A faixa de luz visível é de aproximadamente 700 nm a 400 nm.
#3: Telescópio James Webb: Espelhos primários-18!
Telescópios são espelhos. Espelhos maiores podem coletar luz “mais fraca”. Quanto maior, melhor.
Espelho primário do Hubble
O Hubble tem um espelho primário. Os magos iniciais estavam desfocados e distorcidos. A NASA corrigiu a distorção da imagem vários anos depois com uma nova missão para o Hubble. O espelho primário tem aproximadamente 50 pés2 de área de coleta de superfície. A localização do Hubble possibilitou um “conserto”.
Espelhos primários segmentados JWST
O JWST é o primeiro telescópio espacial a usar espelhos primários segmentados. O espelho primário é composto por 18 espelhos em forma de hexágono. Os espelhos são feitos de berílio e revestidos com ouro. Cada espelho tem 4,3 pés de diâmetro. O JWST tem 270 pés2 de área de coleta de superfície. O espelho primário é estruturado de forma semelhante a uma mesa dobrável: A seção principal da”mesa”está no centro, Uma folha em cada extremidade da mesa, Cada folha é dobrável atrás da mesa.Durante o lançamento da Terra, os espelhos (folhas) dobraram-se para dentro de modo que toda a estrutura cabesse dentro de um Foguete Ariane 5. Seis dias após o lançamento, os espelhos retrovisores foram desdobrados por trás do espelho principal (mesa) e posicionados ao lado do espelho principal (mesa ).Cada espelho hexagonal tem sete atuadores para ajustes finos e grosseiros de posição. Depois que cada espelho é ajustado individualmente, o resultado é uma única superfície espelhada que atua como um refletor perfeito.
#4: Telescópio James Webb está orbitando a uma longa distância
O JWST está em órbita a aproximadamente 1.000.000 milhas da Terra no local conhecido como L2 Lagrange. O L2 Lagrange é um excelente local para “estacionar” um telescópio para coletar imagens do espaço profundo sem interferência da Terra. (O Hubble está orbitando a Terra a aproximadamente 330 milhas acima da superfície do planeta.)
Vamos considerar por que queremos colocar um telescópio no L2 Lagrange.
L2 Lagrange (General Three-Body Problem)
Os pontos de Lagrange têm um esquema de numeração que nem sempre é consistente.
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Um ponto Lagrangiano é um local no espaço onde o movimento orbital do objeto (telescópio) e as forças gravitacionais (sol e lua) se equilibram. O ponto L2 Lagrange permite que o JWST use muito pouca energia (propulsores) para permanecer no local relativo exato.
O ponto L2 Lagrange é basicamente um estacionamento no espaço. Os objetos se movem “ao redor” na área L2, mas apenas pequenos ajustes são necessários para mantê-los posicionados corretamente.
Curiosidade: Dos cinco pontos de Lagrange em nosso sistema solar, L3 está atrás do Sol, então nunca o vemos. Poderia existir outro planeta que nunca vemos? Os escritores de ficção científica exploram L2, e os escritores de ciência exploram a teoria gravitacional em conjunto com a física computacional.
O ponto L2 Lagrange (existem cinco) é um bom local para virar os telescópios “de volta” para a Terra e o Sol para bloquear o calor enquanto abre uma tremenda visão frontal do espaço profundo. O JWST fez isso.
# 5: O escudo térmico no telescópio James Webb é incrivelmente técnico
Há uma quantidade absurda de engenharia aplicada ao escudo térmico do JWST. O equipamento de medição infravermelho JWST fornece os dados mais precisos quando a temperatura do componente é-364 ℉. Não é pouca coisa atingir essa temperatura. Existem dois métodos principais usados para atingir essa temperatura fria.
Resfriamento passivo: um escudo térmico
Um escudo térmico, em forma de bola de futebol e do tamanho de uma quadra de tênis, é estendido atrás do telescópio. O escudo térmico enfraquece o calor do Sol cerca de um milhão de vezes do lado de fora da camada “externa” (camada 1) para o “dentro” da camada interna (camada 5).
Uma nebulosa é uma nuvem gigante de poeira e gás no espaço. Espectro eletromagnético
Espectro infravermelho
O Hubble observa luz principalmente em comprimentos de onda ópticos e ultravioleta. O olho humano pode “ver” no espectro de luz visível.
O JWST foi projetado para detectar principalmente a luz infravermelha. Os humanos não podem “ver” os comprimentos de onda infravermelhos.
O JWST foi projetado para a coleta de infravermelho. A luz visível tem um comprimento de onda menor que o infravermelho. O comprimento de onda mais longo do infravermelho permite que ele viaje através de áreas espessas de poeira/gás com menos dispersão de luz e refração. Comprimentos de onda mais curtos, como a luz visível, têm muito mais dispersão e refração.
Exemplo: pense no infravermelho como o “introvertido” em uma festa lotada. O infravermelho entrará pela porta da frente e sairá pela porta dos fundos sem muitas interações. A luz visível, o extrovertido, vai pular e ter muitas interações.
8 fatos alucinantes sobre o telescópio James Webb para geeks do espaço Perguntas frequentes (perguntas frequentes)
Qual é a linha do tempo dos telescópios James Webb?
A construção começou em 2004 A Agência Espacial Europeia selecionou Grench Guiana em 2011 para o futuro local de lançamento. Todos os espelhos (18) foram finalizados com a fabricação em 2011. Os espelhos viajaram para onze diferentes locais de fabricação e teste durante o processo de fabricação. 2012-2013, componentes individuais começaram a chegar à NASA. 2013-2016, teste de nível de componente para calor e vibração 2015-2016, espelhos foram instalados em uma única estrutura 2017, teste de câmara de vácuo térmico de componentes 2018-2019, montagem final e teste 2020, Covid atrasa 2021, lançamento atual, L2 Lagrange localização, coleta de dados
Quanto tempo durará a missão?
A missão foi originalmente programada para durar no mínimo cinco anos e meio após o lançamento. Logo após o lançamento do telescópio, a NASA atualizou sua estimativa e sugeriu que ele pode ter combustível suficiente para durar dez anos.
O que acontece depois de dez anos?
O JWST ficará sem combustível. Sem combustível significa que o JWST não será capaz de “mirar”, com a precisão necessária, em objetos do espaço profundo. Se você não pode apontar um telescópio, não tem muita funcionalidade.
O JWST pode ser reabastecido?
Sim e não. Esta é uma resposta de “boas notícias, más notícias”.
Boas notícias: o JWST tem um alvo de atracação e uma porta acessível externamente para reabastecimento. Más notícias: não temos a tecnologia disponível (hoje) para viajar 1.000.000 milhas no espaço para reabastecer ou trabalhar no JWST. Boas notícias: a NASA tem cerca de uma década para determinar como construir um mecanismo de reabastecimento. A NASA não se comprometeu a construir nenhum mecanismo de reabastecimento.
O JWST vai durar tanto quanto o Telescópio Espacial Hubble?
Provavelmente, não, não vai. Um grande benefício para o Hubble é que ele está “próximo” da Terra, a apenas algumas centenas de quilômetros de distância. Houve quatro “chamadas de serviço” separadas da NASA para o Hubble.
Atualizações e reparos. Essa é a vantagem de estar perto de casa. A desvantagem de estar tão perto de casa eram as capacidades mais limitadas do instrumento Hubble devido ao calor.
O JWTS está a um milhão de milhas de distância. A NASA não vai enviar astronautas em uma missão de reparo. Se o JWST quebrar, a missão provavelmente acabou. O benefício de estar tão longe de casa é a capacidade de realizar coletas de dados de comprimento de onda infravermelho mais longos.
By Maisy Hall
Eu trabalho como redator freelancer. Também sou vegana e ambientalista. Sempre que tenho tempo, concentro-me na meditação.