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O Telescópio Espacial James Webb e a falta que um poeta faz

James Webb foi finalmente lançado, os resultados são dados científicos incríveis, e imagens que meros cientistas são incapazes de descrever

22/07/2022 às 1:34

James Webb é a maior obra de igreja da NASA, um projeto amaldiçoado por todo tipo de problema técnico e burocrático, um exemplo magnífico de como não tocar um projeto. Mesmo assim o resultado é magnífico.

James Webb, ainda na sala limpa. (Crédito: NASA)

A história do Telescópio Espacial James Webb começa lá no final dos anos 1990, quando a NASA parece ter aprendido com os erros do Hubble (spoiler: Não aprenderam) e criaram a filosofia de “mais rápido, melhor e mais barato”. Com isso em mente, surgiu em 1996 a proposta do NGST, Telescópio Espacial de Nova Geração, que em 2002 seria renomeado para James Webb, honrando o administrador da NASA durante os programas Mercury, Gemini e Apollo.

As especificações começaram a ser criadas, o James Webb seria um telescópio óptico, trabalhando na faixa do infravermelho, com uma missão de 5 anos, em uma órbita anular no ponto Lagrange 2, uma posição entre a Terra e o Sol onde a gravidade dos dois corpos se equivale, e um objeto precisa de pouca energia para corrigir as instabilidades naturais, e se manter na mesma posição.

O orçamento era astronômico. Quando o projeto foi entregue à TRW em 2007, a empresa que construiria o James Webb, foi paga uma entrada de US$1 bilhão, custo original do telescópio em 2003. Em 2007 o custo já estava em US$4,5 bilhões.

Depois do atraso original, o James Webb estava planejado para ser lançado em 2010, mas atrasos em cima de atrasos, renegociações, ameaças de cancelamento, burocracia, empresas contratadas não entregando o contratado e sendo punidas com mais prazo e mais dinheiro fizeram com que o custo do James Webb ultrapassasse US$10 bilhões, e ele só fosse lançado no Natal de 2021, de um Ariane 5 em Kourou, na Guiana Francesa.

O James Webb é uma maravilha tecnológica do ponto de vista mecânico, seu espelho de 6.5 metros humilha o de 2.4 metros do Hubble, ele consegue captar muito mais luz, e consegue fazer em horas observações que o Hubble precisava de dias.

Internamente, entretanto, o James Webb não é tão revolucionário. Seus instrumentos e computadores são baseados no RAD750, aquele processador Power PC da IBM, com clock máximo de 200MHz e que custa US$300 mil a unidade, por ser extremamente blindado contra radiação.

James Webb, comparado com o Hubble.

O James Webb roda VxWorks, um sistema operacional em tempo real, já o controle geral e das operações dos instrumentos científicos é feito através de algo bem mais familiar pro desenvolvedor comum: Javascript.

Isso mesmo, crianças. O Telescópio Espacial James Webb roda... Javascript. (cuidado, PDF)

Não que isso seja a maior surpresa.

James Webb sendo testado na câmara de vácuo (Crédito: NASA)

Quase todo mundo entende telescópios de forma errada. Estamos acostumados a ver o mundo pela perspectiva humana, então um telescópio é uma luneta, um binóculo, um dispositivo feito para enxergar objetos distantes.

Na escala humana isso faz sentido, mas em escala cósmica, telescópios enxergam mais que objetos distantes. Telescópios enxergam o passado, Um telescópio é uma máquina do tempo.

Até porque, a rigor, não existe “presente”. Toda nossa percepção ocorre no passado.

Coloque a mão sobre a chama de uma vela. Colocou? Meu, qual seu problema? Não é uma boa idéia fazer tudo o que um blog manda. Se queimou? Bem feito.

E para piorar, você só percebeu que se queimou depois que a chama ativou os receptores de calor e dor em sua mão, gerando um sinal eletroquímico que se move a velocidades rubinhescas. O sinal de dor por exemplo se desloca a 2.1km/h.

Já sinais nervosos dos sensores de toque se movem s 274Km/h. Por isso quando você dá uma topada, sente o dedo ser pressionado, dá aquela sugada de ar, se prepara e só após um ou dois segundos, a dor chega.

Nossa percepção do mundo é uma amálgama de sinais com vários delays, e a visão faz parte deles. Outro exemplo: estique seu braço esquerdo, com a mão espalmada para baixo. Fez?

Não acredito que caiu de novo. OK. Pegue um objeto qualquer, estique o braço, olhe para o objeto. Você o está vendo não como é, mas como era, 2.85 nanosegundos atrás. É o tempo que os fótons levam para saírem do objeto até atingir seus olhos.

NOTA: na verdade estou simplificando, há ainda o tempo de processamento do cérebro, mas você já entendeu.

Quando olhamos para a Lua, a estamos vendo pouco menos de um segundo no passado. O Sol está a 8 minutos e 20 segundos de distância da Terra, na velocidade da Luz. Se Q , Beyonder ou o Jack Kirby decidirem estalar os dedos e destruir o Sol, nós só saberíamos daqui a 8m20s. Talvez tenha acontecido neste exato momento. Que tal isso para a sua ansiedade?

No nosso Sistema Solar mesmo os mais distantes planetas estão relativamente próximos. Vemos Plutão como era 4.6 horas no passado, mas se mudarmos nosso foco para estrelas, enxergamos mais e mais. Proxima Centauri, a estrela mais próxima da Terra, fica a 4 anos e três meses-luz de nós. Outras estrelas estão a centenas, algumas a milhares de anos-luz da Terra.

Como bem disse o Dr Manhattan, tudo que vemos das estrelas são suas velhas fotos. Vemos supernovas que explodiram no passado distante, só agora sua luz chegando na Terra.

O azulão tá certo. (Crédito: DC Comics)

IC418 é uma nebulosa, resultado da explosão de uma gigante vermelha, em um cataclisma inimaginável, ejetando suas camadas externas, destruindo seus planetas e deixando apenas uma anã branca em seu centro.

IC418 explodiu pouco mais de 2000 anos atrás, mas se foi uma Estrela de Belém, o foi para outros mundos.

IC418, como era 2000 anos atrás. (Crédito: NASA/Hubble)

Andrômeda está a 2,5 milhões de anos-luz de distância da Terra. A luz que vemos hoje deixou Andrômeda quando ainda éramos todos Australopitecos.

Estudamos galáxias como eram no tempo dos dinossauros, mas o James Webb permitiu que enxergássemos muito, muito mais no passado.

Em algumas das primeiras imagens feitas com o telescópio, ele conseguiu vislumbrar galáxias 13 bilhões de anos no passado, no tempo em que o Universo era jovem, menos de um bilhão de anos após Seu surgimento.

Essas imagens são mais que puro conhecimento. Elas são incrivelmente belas. Dão uma tênue idéia da grandiosidade do Universo, da verdadeira escala cósmica.

Esta imagem é o aglomerado de galáxias conhecido como SMACS 0723. Fica a 4 bilhões de anos-luz da Terra. Cada ponto na imagem é uma galáxia, com bilhões e bilhões de estrelas. Incontáveis sóis, com incontáveis mundos, com os mesmos elementos componentes que nosso Sistema Solar.

SMACS 0723. Cada ponto é uma galáxia. As partes que parecem distorcidas são galáxias distantes sofrendo efeito de lente gravitacional, sua luz moldada pela gravidade de galáxias mais próximas. Clique para engrandalhecer. (Crédito: NASA/James Webb)

Quanto do Universo esses trilhões de mundos ocupam? Façamos um experimento (sem pegadinha) pegue um grão de areia. Estique seu braço, segurando o grão contra o céu. O espaço que o grão de areia ocupa no seu campo de visão equivale à área que SMACS 0723 ocupa no céu noturno.

O telescópio espacial James Webb é excelente para nos dar uma saudável dose de humildade. Difícil se sentir especial diante de um Universo tão grande, tão infinito no Espaço e no Tempo, mas por outro lado, se somos uma forma do Universo conhecer a si mesmo, estamos indo muito bem.

Gostamos de achar graça em como éramos primitivos, como nossas crenças arcaicas e desconhecimento do Universo faziam com que buscássemos explicações colocando a Terra no Centro do Universo, com meros 6000 anos de idade, e plana. Rimos, achando que isso é coisa da idade do Bronze, ou de 15 minutos atrás no Facebook, mas nosso conhecimento ainda é ínfimo.

Observamos os céus por milhares de anos, mas só recentemente conseguimos construir instrumentos capazes de enxergar além do limite de nossos olhos. Ninguém da antiguidade sabia da existência de qualquer planeta além de Saturno. Toda nossa ciência, todo nosso conhecimento astronômico acabava ali. Urano só foi descoberto em 1781, Netuno em 1846. Plutão? Suspeitava-se de algo, mas o futuro ex-planeta (Damn you NDT) só seria descoberto em 1930.

Hoje sabemos que moramos em uma de centenas de bilhões de galáxias, mesmo antes das imagens do James Webb, mas até a década de 1920, achávamos que o que hoje identificamos como galáxias eram nuvens, nebulosas, bem mais próximas. O Universo se resumia à Via Láctea.

Não seria de todo ruim, a Via Láctea é bem grande, e bonita. (Crédito: ESO/Y. Beletsky)

Com novas observações e equipamentos, ficou evidente que Andrômeda era uma galáxia, com bilhões de estrelas, confirmando a especulação de Immanuel Kant em 1775, que acreditava que a Via Láctea era um grande aglomerado giratório de estrelas, e que nebulosas e outros objetos eram, como ele definiu poeticamente, “universos-ilhas”.

Chamar galáxias de universos não é muito errado. Para todos os fins práticos, estamos completamente isolados. Andrômeda, que não é particularmente distante, fica a 2,5 milhões de anos-luz da Terra.

Em Star Trek a Enterprise consegue viajar em velocidade de Dobra 9, equivalente a 1516.38 vezes a velocidade da luz. Isso significa que ela chegaria em Andrômeda depois de 1673 anos de viagem. Viagens intergalácticas são totalmente impossíveis com nossa Física atual, e mesmo com a Ciência da Ficção Científica.

O que não nos impede de enxergar longe, muito além dos sonhos do mais desvairado autor de ficção científica.

Em meados do Século XIX, um padre e astrônomo italiano chamado Angelo Secchi dava os primeiros passos na consolidação da astronomia espectroscópica, a ciência de examinar a luz de objetos distantes, e através de lacunas em seu espectro visível, identificar elementos químicos em sua composição.

Isso é Ferro. Ao refletir luz, parte das frequências é absorvida, deixando lacunas no espectro, é uma impressão digital do elemento. (Crédito: Wikimedia Commons / Nilda)

Secchi criou vários instrumentos para analisar estrelas, planetas e o Sol, um de seus maiores interesses. Ele estudou detalhadamente erupções e manchas solares, montou expedições para observar eclipses e provou que as manifestações na coroa solar durante um eclipse eram parte do Sol, não aberrações ópticas.

Ele também estudou em detalhes a composição química da atmosfera dos planetas do Sistema Solar, através de seu espectro. Hoje estabelecida, essa técnica é usada para estudar a atmosfera de exoplanetas, mas o James Webb foi muito mais longe.

Secchi, homenageado pelo correio italiano (Crédito: Reprodução Internet)

Equipado com o estado da arte em espectrografia, o James Webb é extremamente sensível, e em uma de suas primeiras observações, focou-se em uma galáxia a incríveis 13.1 bilhões de anos-luz de distância, captando seu espectro e identificando os principais elementos em sua composição, no caso Hidrogênio, Oxigênio e Neon. Sim, é uma galáxia gamer.

Estamos identificando elementos a 13 bilhões de anos-luz de distância1 (Crédito: NAsA/James Webb)

Em outra observação, o James Webb se focou em NGC 7319, uma galáxia a 311 milhões de anos-luz da Via Láctea. A luz dessa galáxia deixou suas estrelas, em sua longa jornada até nós, quando a vida na Terra estava começando a dar os primeiros passos para fora dos oceanos, uma época ainda milhões de anos antes dos dinossauros, mas já repleta de tubarões.

Com sua capacidade de focar em regiões extremamente pequenas, o James Webb analisou a região em volta de um buraco negro em NGC 7319, achando silicatos, ferro, enxofre e outros materiais, mostrando que o buraco negro estava ocupado, devorando estrelas e planetas.

Apesar das imagens magníficas, o James Webb vai muito além delas. Uma rápida observação de WASP-96b, um exoplaneta a 1120 anos-luz da Terra revelou evidências de névoa e nuvens em sua atmosfera, além da presença de vapor d’água. Pense nisso: Nós conseguimos identificar água na atmosfera de um planeta tão longe que se uma nave partisse da Terra à velocidade da Luz, no ano 902, só estaria chegando lá hoje.

Elementos em volta de um buraco negro (Crédito: NASA/James Webb)

O James Webb é um triunfo não só da Ciência, mas da curiosidade humana. Nós conquistamos o planeta por causa de nossa curiosidade, nosso desejo insaciável de saber mais, de aprender, de descobrir o que há além da próxima montanha.

Nossos ancestrais observaram o Universo e criaram explicações. Aos poucos elas não se mostravam mais suficientes. Nosso conhecimento acumulado exigia melhores respostas, e depois de muita pesquisa, muitos erros, teorias erradas e hipóteses incompletas, as respostas foram aparecendo.

Somos um bando de macacos pelados, imperfeitos e desnecessariamente violentos, mas também somos capazes de feitos incríveis. Com poucas centenas de anos de Ciência Moderna, mesmo mal tendo saído da superfície do planeta, ainda engatinhando na exploração do Sistema Solar, conseguimos criar uma máquina que enxerga bilhões de anos no passado, espiando quase as portas da Criação.

Nebulosa Carina, um berçário de estrelas, a 7600 anos-luz da Terra (Crédito: NASA/James Webb)

Entre o nascimento de Angelo Secchi e o lançamento do James Webb há uma diferença de 175 anos. Menos de dois Séculos, entre um Universo centrado no Sol, sem galáxias, sem Plutão, com Netuno ainda uma grande novidade (foi descoberto em 1846), e um universo com bilhões de galáxias, incontáveis planetas, nebulosas, quasares, buracos negros, estrelas de nêutrons, anãs marrons, supernovas explodindo com mais energia do que a galáxia inteira.

Somos infinitamente pequenos diante desse Universo, mas ao mesmo tempo, nós O estamos entendendo. E é apenas o começo. Quais mistérios serão revelados pelos sucessores do James Webb, daqui a 20, 50, 500 anos? Impossível dizer, mas enquanto isso, temos as lindas imagens do passado distante, que maravilharam milhões e continuarão fazendo-o por anos.

Afinal, nas palavras do Irmão Guy Consolmagno, Diretor do Observatório do Vaticano...

“Essas imagens são um alimento necessário para o espírito humano – nós não vivemos só de pão – especialmente nos tempos atuais.”

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