Um astrônomo explica as primeiras imagens impressionantes do Telescópio Espacial James Webb

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Silas Lecock (Abre em uma nova aba)Professor de Astronomia, UMass Lowell

o Telescópio Espacial James Webb equipe tem Eles lançaram as primeiras fotos de qualidade científica (Abre em uma nova aba) do novo telescópio. Ele contém as galáxias mais antigas já vistas pelos olhos humanos, evidências de água em um planeta a 1.000 anos-luz de distância e detalhes incríveis que mostram o nascimento e a morte de estrelas. O objetivo de Webb é explorar as origens do universo, galáxias, estrelas e vida, e as cinco imagens divulgadas em 12 de julho de 2022 cumprem essa promessa.

Uma vez que um conjunto de ferramentas a bordo é tudo Frio e funcionando sem problemas (Abre em uma nova aba), os astrônomos não perderam tempo executando o Webb. Cada uma das primeiras imagens contém dados suficientes para produzir resultados científicos significativos por conta própria.

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Galeria: As primeiras imagens do Telescópio Espacial James Webb

Webb é projetado para Coleta de luz através do espectro vermelho ao infravermelho médio (Abre em uma nova aba) Os comprimentos de onda da luz que são bloqueados pela atmosfera da Terra. Graças ao seu espelho gigante e às cortinas solares que bloqueiam os raios infravermelhos emitidos pelo Sol, Terra e Lua, o Webb pode produzir imagens de uma nitidez nunca antes vista por nenhum outro telescópio.

a comoção entre Astrônomos profissionais como eu (Abre em uma nova aba) Ele é eletricista desde que os membros da equipe de Webb compartilharam fotos de teste tentadoras. E as fotos reais são melhores do que qualquer um poderia esperar. Durante a apresentação onde foram divulgadas as primeiras imagens, Webb A cientista do projeto Jane Rigby comentou (Abre em uma nova aba), “Para Webb, não há céu vazio; e em todos os lugares que ele olha ele vê galáxias distantes.” A maioria dessas galáxias ainda não era visível.

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Galáxias antigas e o universo primitivo

Foi a primeira imagem na web que o mundo viu de uma multidão galáctica conhecida pelos astrônomos como SMEX 0723 (Abre em uma nova aba). Ele está localizado no céu do Hemisfério Sul e está a 5,12 bilhões de anos-luz da Terra.

O detalhe das milhares de galáxias individuais na imagem é incrível. É como o universo em alta definição, e eu encorajo você a olhar para imagem em resolução total (Abre em uma nova aba) e amplie para realmente apreciar os detalhes.

grande branco galáxias No meio da imagem pertence ao aglomerado e tem idade semelhante ao Sol e à Terra. Galáxias aglomeradas são cercadas e pontuadas por galáxias distantes, mas elas se estendem em arcos vertiginosos como se fossem vistas através de uma lupa. Isto é exatamente o que acontece. As galáxias de fundo estão muito longe da Terra, mas parecem ampliadas, pois sua luz é inclinada em direção à Terra pela gravidade do aglomerado muito mais próximo.

No fundo, você pode ver galáxias vermelhas fracas espalhadas como rubis pelo céu. Mesmo essas galáxias estão ainda mais distantes. Ao medir as propriedades exatas de sua luz, os astrônomos podem dizer que se formaram há mais de 13 bilhões de anos e até determinar a abundância de vários elementos nessas galáxias primitivas.

O Webb não apenas produz imagens incrivelmente nítidas, mas o faz com facilidade quando comparado ao seu antecessor, e telescópio espacial Hubble, que foi lançado em 1990. Como Rigby brincou, “… Hubble Extremely Deep Field levou duas semanas de exposição; Webb foi fundo antes do café da manhã.” Uma vez que o Webb faça observações mais longas que permitam coletar mais luz de estrelas ou galáxias mais fracas, os astrônomos poderão ver algumas das primeiras estrelas e galáxias que se formaram logo depois disso. a grande explosão.

O Telescópio Espacial James Webb é sensível o suficiente não apenas para detectar a luz que passa pelas atmosferas de planetas distantes, mas para medir a intensidade dessa luz em diferentes comprimentos de onda - mostrados aqui - o que pode indicar a presença de água ou outras moléculas em suas atmosferas.

O Telescópio Espacial James Webb da NASA é sensível o suficiente não apenas para detectar a luz que passa pelas atmosferas de planetas distantes, mas para medir a força dessa luz em diferentes comprimentos de onda – mostrados aqui – o que pode indicar a presença de água ou outras partículas em suas atmosferas. (Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA e STScI)

Entendendo planetas ao redor de outras estrelas

A segunda detecção não foi uma imagem, mas um espectro – a quebra da força da luz em diferentes comprimentos de onda.

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Webb apontou seu espelho para planeta extra-solar (Abre em uma nova aba) WASP 96-B – um planeta gigante gasoso quente orbitando uma estrela a cerca de 1.000 anos-luz da Terra – quando o planeta passou na frente de sua estrela-mãe. Durante esse trânsito, uma parte da luz da estrela foi filtrada pela atmosfera do planeta e deixou uma “impressão digital química” no espectro único de luz. Os detalhes desta impressão digital indicam fortemente a presença de vapor d’água, nuvens e neblina na atmosfera do WASP 96-B.

Enquanto Webb se move para assistir Os menores planetas que poderiam abrigar vida (Abre em uma nova aba)Os astrônomos esperam descobrir impressões digitais de oxigênio, nitrogênio, amônia e carbono na forma de metano e outros hidrocarbonetos. O objetivo é encontrar as impressões digitais biométricas da vida – a química que indicaria a modificação da atmosfera por organismos vivos.

O desafio técnico para fazer esse tipo de observação, chamado espectroscopia transiente, é enorme, e esse resultado inicial mal arranha a superfície do conteúdo científico do espectro.

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Imagem composta de penhascos cósmicos na Nebulosa Carina, criada com os instrumentos NIRCam e MIRI do Telescópio Webb.

Imagem composta dos penhascos cósmicos na Nebulosa Carina, criada com os instrumentos NIRCam e MIRI do Telescópio Espacial James Webb. (Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA e STScI)

Danças galácticas e a vida das estrelas

As últimas três imagens mostraram a incrível resolução da ótica de Webb enquanto o telescópio explorava o nascimento e a morte estrelas.

A capacidade de Webb de capturar luz na faixa do infravermelho médio permite que suas câmeras cortem densas nuvens de poeira e gás. Essa habilidade ajudou Webb a capturar Detalhes surpreendentes sobre a Nebulosa Carina (Abre em uma nova aba) Onde nascem as estrelas.

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A imagem é dividida ao meio, mostrando duas vistas da Nebulosa do Anel Sul.

Estas imagens do Telescópio Espacial James Webb mostram duas vistas da Nebulosa do Anel Sul. (Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA e STScI)

Webb também é uma excelente opção para estudar o fim da vida de uma estrela. À medida que as estrelas envelhecem, elas podem expelir suas camadas externas e formar nebulosas como A Nebulosa do Anel Sul, fotografada por Webb (Abre em uma nova aba). A imagem revelou detalhes sem precedentes de sucessivas ondas de matéria ejetadas pela centrífuga moribunda. Enquanto o Hubble foi incapaz de ver através da nuvem de poeira e detritos em expansão, Webb forneceu a primeira visão do sistema estelar binário que formou a nebulosa.

A última foto da próxima festa Webb Mostrar o quinteto de Stefan (Abre em uma nova aba), um grupo de cinco galáxias a 300 milhões de anos-luz da Terra, interagindo em uma dança cósmica. Graças ao conjunto complementar de instrumentos a bordo do Webb, o telescópio pode capturar simultaneamente os detalhes de estrelas individuais nessas galáxias, ver a poeira fria e os gases que alimentam a formação de estrelas dentro dessas galáxias e, o mais importante, obscurecer as estrelas, gás e poeira para ver o material orbitando o supermassivo. Buraco negro No centro de uma galáxia.

Este mosaico, um composto de dados de infravermelho próximo e médio, é a maior imagem do Webb até hoje, cobrindo uma área do céu com 1/5 do diâmetro da Lua (vista da Terra).

Este mosaico, um composto de dados de infravermelho próximo e médio que mostra um grupo de cinco galáxias conhecido como Stephan’s Quintet, é a maior imagem de Webb até hoje, cobrindo uma área do céu com 1/5 do diâmetro da Lua (como visto da Terra). (Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA e STScI)

Webb também capturou dados sobre os espectros de centenas de regiões individuais de formação de estrelas no pentagrama, que levarão meses para analisar e estudar.

Webb é o resultado de 25 anos de trabalho realizado por milhares de cientistas, engenheiros e administradores pertencentes a uma colaboração internacional de agências espaciais, empresas, centros de pesquisa e universidades de todo o mundo. John Mather, líder do projeto Webb, Descreva a jornada emocionalmente (Abre em uma nova aba): “Isso foi difícil. É difícil dizer o quão difícil foi. Havia tantas maneiras que ele poderia ter dado errado.”

Mas não deu errado. Tudo veio junto, e agora o maior telescópio espacial da humanidade está aberto para negócios.

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Julinha Trindade

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