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Durante seu curto período no espaço, o Telescópio James Webb está reescrevendo e aumentando muito do que sabemos sobre nosso universo. Vamos entrar e ver as descobertas do telescópio James Webb, de exoplanetas a cinturões de asteroides.
O que há de especial no telescópio James Webb?
Para apreciar as descobertas do telescópio James Webb, precisamos dê uma olhada rápida no que torna o telescópio tão único.
É gigantesco
O James Webb Telescope (JWST) é o maior telescópio já colocado no espaço, com 270 pés2 de área de superfície de espelho de coleção primária combinada. O Telescópio Espacial Hubble tem 50 ft2 de área de superfície de espelho de coleção combinada primária.
Então! Muitos! Espelhos!
O JWST tem 18 espelhos hexagonais de berílio revestidos a ouro. Cada seção em forma de hexágono do espelho primário tem sete atuadores. Os atuadores permitem que a posição de cada espelho seja ajustada independentemente dos outros espelhos. A capacidade de ajustar cada espelho independentemente e corrigir os erros de posicionamento permite que todos os 18 espelhos atuem como um único espelho.
Crazy Good Light Collection Optics
O Telescópio James Webb pode visualizar objetos muito antigos, distantes ou fracos para o Telescópio Espacial Hubble.
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Quanto maior, melhor! A grande área de coleta de superfície do espelho primário (270 pés2) pode coletar sinais menores e mais fracos que o Telescópio Espacial Hubble não conseguiu capturar.
A ótica de coleta de luz do JWST é tão boa que podemos espiar cerca de 13,4 bilhões anos atrás. Podemos “ver” o que aconteceu quando o universo se desenvolveu aproximadamente 300 milhões de anos após o big bang. Podemos ver a luz emanar da formação das primeiras galáxias.
Óptica da Coleção Hubble
O Telescópio Espacial Hubble foi projetado principalmente para capturar dados eletromagnéticos de comprimentos de onda ópticos e ultravioleta.
JWST Collection Optics
A detecção por infravermelho é o objetivo principal do JWST. À medida que a luz viaja longas distâncias, o comprimento de onda muda. As ondas eletromagnéticas que começaram visíveis ao olho humano (e ao Hubble) mudaram para comprimentos de onda mais longos (ou mais curtos) que não são capturados pelo olho humano (ou pelo Hubble). O JSWT pode “ver” aproximadamente 150 bilhões de anos antes (no tempo) do que o Telescópio Espacial Hubble.
O JWST está apenas começando!
Por mais louco que pareça, o JWST só está em serviço há cerca de um ano. O JWST foi lançado em 25 de dezembro de 2021 e entrou em serviço no final de junho de 2022. Nesse curto espaço de tempo, o JWST revela uma quantidade fantástica de dados.
Vamos entrar e ver as 5 coisas James Webb descobriu, de exoplanetas a cinturões de asteroides.
Descoberta nº 1 do telescópio James Webb: formação inicial de galáxias
A capacidade de voltar no tempo rapidamente mudou muito do que os cientistas acreditam sobre a formação de galáxias. O JWST usou seus recursos de detecção UV para descobrir seis galáxias gigantescas (opticamente desviadas para o vermelho) que existiram cerca de 500 a 700 milhões de anos após o Big Bang.
Esses objetos são muito mais massivos do que se esperava ”, disse o coautor do estudo Joel Leja, professor assistente de astronomia e astrofísica na Penn State University, em um comunicado. “Esperávamos apenas encontrar galáxias pequenas, jovens e bebês neste momento, mas descobrimos galáxias tão maduras quanto a nossa no que antes era considerado o alvorecer do universo.
Joel Leja/CNN
A detecção de galáxias maduras em vez de galáxias jovens questiona quase tudo o que os cientistas acreditavam sobre a formação de galáxias. Existem duas teorias principais sobre a formação de galáxias.
Teoria da formação de galáxias nº 1 (teoria mais aceita)
As estrelas se formam quando a poeira e o gás colapsam devido à sua própria atração gravitacional.
Teoria da formação de galáxias nº 2 (não tão popular)
Pequenas matérias se aglomeram. Mais matéria pequena gruda na pequena matéria agrupada. Repita o processo até que a formação da galáxia esteja completa.
O que isso significa?
A teoria aceita da formação da galáxia é questionada pela descoberta de galáxias maduras nos estágios iniciais da o universo após o Big Bang. Se a teoria mais aceita estiver correta, como podem existir galáxias maduras? Elas ainda não deveriam estar se desenvolvendo?
A detecção dessas seis galáxias gigantescas significa que 99% dos algoritmos de modelagem de computador sobre como o universo se desenvolveu precisam ser corrigidos. UAU! Melhor tirar a poeira da tecla “Delete”!
James Webb Telescope Discovery #2: Exoplanets
Imagens ópticas e algumas análises de infravermelho foram os principais métodos de detecção de exoplanetas (planetas em outro sistema solar ) até que o JWST explodiu no espaço com recursos de infravermelho.
Quando um exoplaneta passa na frente de “sua” estrela, a intensidade da estrela diminui na área à frente do exoplaneta. Não conseguimos “ver” o planeta, mas pudemos “ver” os efeitos de um exoplaneta orbitando seu próprio sol.
O JWST está removendo o manto de mistério que envolve os exoplanetas e nos permitindo entender o planeta formação.
HIP 65426
O exoplaneta gigante gasoso HIP 65426-b orbita a estrela chamada HIP 65426. HIP 65426-b está a cerca de 385 anos-luz de distância da Terra.
HIP 65426 b é um super Exoplaneta de Júpiter descoberto em 2017.
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Onde está o exoplaneta?
A assinatura espectral do exoplaneta está enterrada dentro da (muito brilhante) assinatura espectral da própria estrela. A coleta de dados do JWST dessa estrela não é inovadora; o telescópio espacial Hubble já coletou dados.
Coletando mais comprimentos de onda do que o telescópio espacial Hubble
O que é diferente do telescópio espacial Hubble é a capacidade do JWST de coletar de uma faixa de comprimento de onda mais abrangente , bloqueie sinais indesejados e filtre os dados. O JWST utiliza uma câmera de infravermelho próximo (NIRCam) e um instrumento MIRI de infravermelho médio (MIRI).
O NIRCam é uma câmera infravermelha projetada para comprimentos de onda entre 0,6 e 5 mícrons. A MIRI é um espectrógrafo infravermelho de médio alcance que detecta comprimentos de onda entre 5 e 28 mícrons.
NIRCam e MIRI
A Near Infrared Camera (NIRCam) é o principal gerador de imagens do Telescópio James Webb. A NIRCam cobre a faixa de comprimento de onda infravermelho de 0,6 a 5 mícrons.
A imagem roxa mostra a câmera de infravermelho próximo (NICCam) com um comprimento de onda de 3 mícrons. A imagem azul mostra a câmera de infravermelho próximo (NICCam) com um comprimento de onda de 4,44 mícrons. A imagem amarela mostra o MIRI Mid-Infrared Instrument (MIR)) com um comprimento de onda de 11,4 mícrons. A imagem vermelha mostra o MIRI Mid-Infrared Instrument (MIRI) com um comprimento de onda de 15,5 mícrons.
Coronagraph
A coronagraph, além de NIRCam e MIRI, modifica o sinal de entrada. Um coronógrafo é um espelho com várias lentes que focalizam o sinal de luz recebido. Ajustar os espelhos e as lentes bloqueia aproximadamente 98,55 da luz de uma estrela.
WASP-96b
WASP-96b é um exoplaneta gigante gasoso localizado a cerca de 1.120 anos-luz da Terra. Astrônomos terrestres provaram em 2018 que WASP-96 tem céu claro e claro.
Nuvens, poeira e gases são a ruína de cientistas planetários com grandes esperanças de ver exoplanetas. O JWST foi capaz de analisar a composição atmosférica do WASP-96b com seu Near Infrared Imager and Slitless Specograph (NIRISS).
WASP-96b orbita sua estrela semelhante ao Sol WASP-96 a cada 3,5 dias terrestres.
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Os dados do espectrógrafo do JWST revelam que WASP-96b tem nuvens, vapor de água e nevoeiro. As novas medições do Webb mostram evidências de vapor d’água, neblinas e nuvens inéditas.
Medições como essa permitem que os cientistas planetários entendam a formação dos planetas. O conhecimento aprendido com o WASP-96b aumenta a compreensão da formação de outros exoplanetas.
Prova de conceito
A empolgação com os exoplanetas e os dados do JWST vai além dos próprios exoplanetas. (Desculpe, exoplanetas!) O alto nível de empolgação é realmente sobre o tipo de dados que o JWST pode fornecer. Os dados mostram o tipo de informação que os cientistas podem extrair das próximas observações.
James Webb Telescope Discovery #3: O que é esse asteroide?
Detetado (por acaso!) O conjunto de dados de calibração do infravermelho foi de um asteróide aleatório! É o menor objeto detectado pelo JWST, medindo pouco menos de 0,6 milhas de comprimento. O asteroide tem aproximadamente o tamanho do Coliseu Romano.
Os cientistas estão entusiasmados com a descoberta do asteroide porque destaca a capacidade de detecção do JWST para pequenos objetos. A astronomia se concentra principalmente em objetos maiores simplesmente porque podemos vê-los ou detectá-los e traçar seu curso nos céus.
Mais asteróides menores podem ter tanta informação científica para fornecer quanto asteróides maiores. Ambos os conjuntos de asteróides se originaram do nascimento do sistema solar (nosso lar!) Cerca de 4,5 bilhões de anos atrás. Estudar asteroides próximos à Terra pode explicar a formação da Terra.
Descoberta nº 4 do Telescópio James Webb: Pilares da Criação
As imagens do Telescópio Espacial Hubble dos Pilares da Criação são icônicas. A imagem à esquerda despertou a imaginação de uma nova geração de astrônomos há vinte anos.
Os Pilares da Criação foram refotografados pelo Telescópio Espacial James Webb em 2022.
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O JWST também está indo bem na frente da imagem! É difícil exagerar o quão inspiradoras essas imagens são para estudantes STEM iniciantes. Daqui a vinte anos, podemos olhar para os Pilares da Criação do JWST com espanto, tanto em quão longe chegamos desde 2023 quanto em quão melhor é a tecnologia que temos disponível em 2043!
Os Pilares da Criação mostram as trombas de elefante de gás interestelar e poeira na Nebulosa da Águia, a cerca de 6.500 anos-luz da Terra. Dados da NIRCam e MIRI e”empilhados”uns sobre os outros para formar uma imagem composta.
Agora podemos”ver através”parte da poeira nas imagens do Telescópio Espacial Hubble. Agora podemos ver estrelas recém-formadas, milhares delas. A poeira é um ingrediente crucial na formação de estrelas.
As faixas espessas de poeira combinadas com gás formam os “pilares”. À medida que os pilares começam a desmoronar devido às forças gravitacionais, eles aquecem lentamente e uma nova estrela nasce.
James Webb Telescope Discovery #5: Wolf-Rayet 124
Wolf-As estrelas Rayet são as estrelas mais brilhantes, proeminentes e raras. Essas estrelas massivas estão no fim de suas vidas. Uma estrela Wolf-Rayet consome-se rapidamente e depois explode.
Algumas estrelas vivem bilhões de anos. Outras estrelas, as maiores estrelas, têm uma expectativa de vida mais curta. As estrelas Wolf-Rayet vivem apenas alguns milhões de anos e estão na fase final de sua — uma que durará apenas algumas centenas de milhares de anos.
Wolf-Rayet 124 é uma das estrelas fugitivas mais rápidas da Via Láctea.
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WR 124 está a cerca de 15.000 anos-luz da Terra na constelação de Sagitta. A estrela está encolhendo rapidamente à medida que gases quentes são expelidos da superfície da estrela para o espaço.
A radiação infravermelha ilumina a estrela. O NIRCam e o MIRI do JWST coletaram dados dessa estrela rara. As imagens foram “empilhadas” umas sobre as outras para formar uma imagem composta. Quando Wolf-Rayet 124 (ou qualquer outra estrela Wolf-Raynet) finalmente explode, é chamada de “Explosão de Supernova.”
Uma explosão de supernova ocorre depois que a estrela consumiu todos os elementos (hidrogênio, seguido por hélio, seguido de carbono, etc.) até chegar ao ferro. Tudo se solta no elemento ferro!
A estrela não consegue consumir o ferro e desmorona sobre si mesma. Todo o colapso, do início ao fim, leva cerca de um quarto de segundo. Uma onda de choque viajará pelo núcleo, sairá da estrela e criará uma exibição incrível.
Cinco coisas que James Webb descobriu, de exoplanetas a cinturões de asteroides Perguntas frequentes (perguntas frequentes)
Por quanto tempo o Telescópio James Webb permanecerá no espaço?
Indefinidamente. A expectativa atual é que o telescópio tenha energia restante suficiente para funcionar com precisão por pelo menos dez anos.
Salvo um exercício de reabastecimento (o telescópio está a um milhão de milhas da Terra), quando o combustível fornecido acabar, o satélite cairá em órbita ao redor do sol quando.
Onde está o Telescópio James Webb no espaço?
A localização do Telescópio James Webb é chamada de L2 Lagrange.
O L2 Lagrange permite que o JWST resida em um “ponto ideal” que requer muito pouco consumo de energia para se manter equilibrado entre a gravidade da Terra e do Sol. A posição L2 Lagrange está a aproximadamente um milhão de milhas de distância da Terra.
O que acontece se algo quebrar no Telescópio James Webb?
O Telescópio Espacial Hubble é aproximadamente 332 milhas acima da superfície da Terra. A NASA enviou quatro missões diferentes ao Hubble para realizar atualizações e reparos.
O Telescópio James Webb está a um milhão de milhas acima da superfície da Terra. Se quebrar, não tem como consertar. Os humanos ainda não viajaram um milhão de milhas para longe da Terra.
A NASA projetou e instalou uma porta de reabastecimento no Telescópio James Webb. No momento, a NASA não tem nenhum método para enviar astronautas ou uma nave não tripulada ao Telescópio James Webb para reabastecê-lo. No entanto, sabendo o quão inteligente o pessoal da NASA é, não poderíamos deixar de trabalhar em um plano de reabastecimento para uma data posterior.