janeiro 30, 2023

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Como o Telescópio Espacial James Webb mudou a astronomia em seu primeiro ano

Com a aproximação do Natal do ano passado, astrônomos e entusiastas do espaço de todo o mundo se reuniram para testemunhar o tão esperado lançamento do Telescópio Espacial James Webb. Embora seja uma notável peça de engenharia, o telescópio gerou controvérsias – desde ultrapassar o orçamento e atrasar o cronograma até receber o nome de um ex-administrador da NASA acusado de homofobia.

Apesar da controvérsia em torno da nomeação e data do telescópio, uma coisa ficou muito clara este ano – a capacidade científica do JWST é notável. Suas operações científicas começaram em julho de 2022 e já permitiram aos astrônomos obter novas perspectivas e desvendar mistérios em uma ampla gama de tópicos espaciais.

O objetivo mais imediato do JWST é um dos projetos mais ambiciosos da história moderna da astronomia: revisitar algumas das primeiras galáxias, que se formaram quando o universo era completamente novo.

Como a luz leva tempo para viajar de sua fonte até nós aqui na Terra, ao olhar para galáxias extremamente distantes, os astrônomos podem, de fato, olhar para trás no tempo para ver as galáxias mais antigas que se formaram há mais de 13 bilhões de anos.

Embora ele estivesse lá Alguma controvérsia Os astrônomos debateram a precisão de algumas das primeiras detecções de galáxias primitivas – o instrumento JWST não estava totalmente calibrado, então havia espaço de manobra sobre as idades exatas das galáxias mais distantes – descobertas recentes apoiaram a ideia de que o JWST detectou galáxias desde os primeiros 350 milhões de anos após o Big Bang.

Isso as torna as galáxias mais antigas já observadas, e elas tiveram algumas surpresas, como serem muito mais brilhantes do que o esperado. Isso significa que há mais a aprender sobre como as galáxias se formaram no início do universo.

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Essas primeiras galáxias são identificadas usando pesquisas e fotos de campo profundo, que usa o Webb para observar grandes trechos do céu que podem parecer vazios à primeira vista. Essas regiões não contêm objetos brilhantes como os planetas do sistema solar e estão localizadas longe do centro de nossa galáxia, o que permite aos astrônomos pesquisar profundamente no espaço para descobrir esses objetos extremamente distantes.

O JWST foi capaz de detectar dióxido de carbono na atmosfera de um exoplaneta pela primeira vez e recentemente detectou uma série de outros compostos na atmosfera de WASP-39b, incluindo vapor de água e dióxido de enxofre. Isso não significa apenas que os cientistas podem ver a composição da atmosfera do planeta, mas também como a atmosfera interage com a luz da estrela hospedeira do planeta, já que o dióxido de enxofre é criado por reações químicas com a luz.

Aprender sobre as atmosferas dos exoplanetas é crucial se quisermos encontrar planetas semelhantes à Terra e procurar vida. Os instrumentos da geração anterior poderiam identificar exoplanetas e fornecer informações básicas, como sua massa ou diâmetro e a que distância eles orbitam de sua estrela. Mas para entender como seria em um desses planetas, precisamos conhecer sua atmosfera. Usando dados do JWST, os astrônomos poderão procurar planetas habitáveis ​​muito além do nosso sistema solar.

Os anéis de Júpiter foram capturados pelo telescópio espacial.

Os anéis de Júpiter foram capturados pelo telescópio espacial.
Imagem: NASA

Não são apenas os planetas distantes que chamam a atenção do JWST. Mais perto de casa, o JWST tem sido usado para estudar planetas em nosso sistema solar, incluindo Netuno e Júpiter, e logo será usado para estudar Urano também. Olhando na faixa do infravermelho, o JWST foi capaz de identificar características como a aurora boreal de Júpiter e uma visão clara da Grande Mancha Vermelha. Além disso, a alta resolução do telescópio significa que ele pode ver pequenos objetos mesmo contra o brilho dos planetas, como mostrar os anéis raramente vistos de Júpiter. Ele também capturou a imagem mais nítida dos anéis de Netuno em mais de 30 anos.

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A outra grande investigação do JWST este ano foi em Marte. Marte é o planeta mais bem estudado fora da Terra, tendo hospedado muitos rovers, orbitadores e aterrissadores ao longo dos anos. Isso significa que os astrônomos têm uma compreensão bastante boa da composição da atmosfera e estão começando a aprender sobre seu sistema climático. Marte também é difícil de estudar com um telescópio espacial sensível como o JWST porque é tão brilhante e tão próximo. Mas esses fatores o tornaram um campo de testes ideal para ver do que o novo telescópio era capaz.

JWST foi usado Ambas as câmeras e dispositivos de espectro para estudar Marte, mostrando a composição de sua atmosfera, que corresponde quase exatamente ao modelo esperado a partir dos dados atuais, demonstrando o quanto as ferramentas do JWST são precisas para esse tipo de investigação.

Outro objetivo do JWST é aprender sobre o ciclo de vida das estrelas, que os astrônomos atualmente entendem em traços gerais. Eles sabem que nuvens de poeira e gás formam nós que coletam mais material para eles e colapsam para formar protoestrelas, por exemplo, mas exatamente como isso acontece precisa de mais pesquisas. Eles também aprendem sobre as regiões onde as estrelas se formam e por que as estrelas tendem a se formar em aglomerados.

O JWST é particularmente útil para estudar este assunto, pois seus instrumentos infravermelhos permitem que ele olhe através das nuvens de poeira para ver as regiões internas onde as estrelas estão se formando. Fotos recentes mostram um arquivo desenvolvimento de protoestrelas E você joga fora as nuvens e procura regiões onde as estrelas são densas, como a famosa estrela pilares da criação na Nebulosa da Águia. Ao visualizar essas estruturas em diferentes comprimentos de ondaOs instrumentos do JWST podem ver várias características de poeira e formação estelar.

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Esta imagem mostra uma galáxia espiral dominada por uma região central brilhante.  A galáxia tem tons azul-púrpura com regiões vermelho-alaranjadas cheias de estrelas.  Um grande pico de difração também pode ser visto, que aparece como um padrão estelar sobre a região central da galáxia.  Muitas estrelas e galáxias preenchem o cenário de fundo

NGC 7469
ESA/Webb, NASA, CSA e L. Armus,

Falando em pilares da criatividade, um dos maiores legados do JWST na mente do público são as imagens impressionantes do espaço que ele ocupou. Da empolgação internacional quando as primeiras imagens do telescópio foram reveladas em julho a Novas vistas de monumentos famosos Como as Colunas, as Imagens da Web estiveram em todos os lugares este ano.

E também maravilhoso Nebulosa Carina E a Primeiro campo profundoOutras fotos que valem a pena pensar em um minuto incluem as figuras esculpidas em estrela de A Nebulosa da TarântulaAnéis de árvore empoeirados de Estrela binária Wolf-Rayet 140E o brilho do outro mundo Júpiter no infravermelho.

E as fotos continuam chegando: na semana passada, uma nova foto foi lançada mostrando um coração brilhante A galáxia NGC 7469.

Aqui está um ano cheio de descobertas incríveis e muito mais por vir.