Veni, vidi, vici. O Telescópio Espacial James Webb acabou de “entrar ao serviço” e já mostrou ao mundo ao que vem. Os seus primeiros resultados marcam o início de uma nova era na Astronomia - e o futuro parece ser risonho!

A qualidade, a precisão, a nitidez e - convém não esquecer - a beleza das imagens que foram reveladas no dia 12 de Julho, cuja divulgação foi acompanhada em direto numa sessão especial no Pavilhão do Conhecimento, em Lisboa, que pode rever aqui, só podem servir de bom presságio aquilo que aí vem. Em apenas uma semana, cinco objetos celestes foram observados no infravermelho com um pormenor nunca antes conseguido.

A quantidade de informação contida nas imagens e espectros obtidos é avassaladora, já traz resultados surpreendentes e vai dar muitos anos de trabalho aos cientistas. Iremos conhecer os objetos mais distantes e também os mais antigos, numa viagem ao princípio dos tempos... Estamos a caminhar a passos largos para um melhor conhecimento do Universo. 

‘Prazer, sou o James Webb’

As primeiras imagens captadas pelo Webb parecem querer contar-nos grande parte da história do Universo, desde os exoplanetas mais próximos até às galáxias mais distantes tal como eram no início dos tempos, passando por tudo o que se encontra entre elas - no Espaço e no tempo.

“A obtenção destas primeiras imagens e espectros são para nós uma grande razão para celebrarmos a colaboração internacional que tornou possível esta ambiciosa missão”, diz Josef Aschbacher, Director-Geral da ESA. 

Estes primeiros resultados revelam as capacidades dos quatro instrumentos científicos de ponta do James Webb e confirmam que as observações que se seguem irão revolucionar a nossa compreensão do cosmos e das nossas próprias origens.

“Este é o início de uma nova era! Vamos fazer descobertas científicas espectaculares sobre o nosso Universo com este telescópio”, diz Günther Hasinger, Director de Ciência da ESA. “Iniciaremos agora as operações científicas regulares e eu sei que a comunidade astronómica europeia mal pode esperar para ver os resultados das suas observações durante o primeiro ano do James Webb.”

As primeiras observações do Webb foram seleccionadas por um grupo de representantes da NASA, ESA, CSA, e do Space Telescope Science Institute:

SMACS 0723: aglomerado de galáxias

Em apenas 12 horas e meia, o James Webb conseguiu obter a imagem infravermelha mais profunda e nítida de sempre do Universo distante.

A observação do aglomerado de galáxias que vemos na figura permite aos cientistas utilizar o efeito das lentes gravitacionais[1] para encontrar algumas das galáxias mais distantes alguma vez detetadas. Quatro destas galáxias estão assinaladas na figura e vemos também os seus espectros.

O aglomerado contém centenas de galáxias, e cada uma contém cerca de centenas de milhares de milhões de estrelas. Se este objeto tivesse o tamanho de um grão de areia, teria de estar a uma distância da Terra equivalente ao comprimento de um braço!

Por incrível que pareça, o Webb tem capacidade para aprofundar muito mais o estudo de objetos distantes e rastrear galáxias até ao início do tempo cósmico.

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[1] As lentes gravitacionais são o resultado de uma distorção no espaço-tempo causada pela presença de um corpo de grande massa entre um objeto e o observador. Foram previstas pela Teoria da Relatividade Geral de Einstein e a sua existência já foi comprovada. Na figura, por exemplo, vemos formas em arco que são na verdade galáxias cujas imagens foram distorcidas pela presença de uma lente gravitacional formada pelo imenso campo gravítico existente no centro do aglomerado.

WASP-96 b: planeta extrasolar

A observação detalhada da atmosfera deste planeta quente e gigante localizado fora do nosso Sistema Solar revela a assinatura clara da água, juntamente com provas da existência de neblina e de nuvens que ainda não tinham sido detetadas em estudos anteriores.

Estes resultados foram obtidos a partir do estudo do espectro de emissão da atmosfera deste planeta, que por sua vez foi obtido pelo gerador de imagens no infravermelho próximo e do espectrógrafo sem fendas (NIRISS) do James Webb.

Em astronomia, este tipo de espectros resulta da comparação da luz estelar filtrada através da atmosfera de um planeta à medida que este se move em torno da sua estrela. A luz estelar não filtrada é detetada quando o planeta se encontra ao seu lado. Cada um dos 141 pontos de dados (círculos brancos) do gráfico representa a quantidade de luz observada num comprimento de onda específico que é bloqueada pelo planeta e absorvida pela sua atmosfera.

Graças ao telescópio James Webb, foi possível descobrir vapor de água na atmosfera de um exoplaneta pela primeira vez. O passo seguinte consiste em observar centenas de outros sistemas planetários para conhecer a composição química das atmosferas dos seus planetas.

Nebulosa do Anel do Sul

Este objeto também é designado por ‘Eight-burst’ por parecer o número oito a explodir. Trata-se de uma nuvem gigante de gás e poeira em expansão que envolve uma estrela em fase terminal. Tem quase meio ano-luz de diâmetro e está a cerca de 2.000 anos-luz de distância. Este tipo de estruturas são chamadas de ‘nebulosas planetárias’.

A grande novidade é que os poderosos olhos infravermelhos do Webb nos mostram pela primeira vez uma segunda estrela moribunda! Os sistemas binários de estrelas são muito comuns, mas extremamente difíceis de observar dentro de estruturas deste género. Pensa-se que a existência de duas estrelas no interior de uma nebulosa poderá condicionar a sua forma.

 

O mérito destas observações vai para a câmara do Webb no infravermelho próximo (NIRCam; imagem da esquerda) e para o seu detetor do infravermelho médio (MIRI; imagem da direita). O James Webb tem como objetivo acompanhar todas as fases da vida das nebulosa planetárias, de forma a explorar as camadas envolventes de poeira e gás de estrelas envelhecidas que poderão vir a formar novas estrelas ou planetas.

Quinteto de Stephan

Esta é só a maior imagem de sempre alguma vez obtida por um telescópio. Foram precisos 150 milhões de pixels e quase mil imagens individuais para conseguir esta fotografia no infravermelha do Quinteto de Stephan, um grupo formado por 5 galáxias. Quatro delas interagem fortemente entre si graças à ação de um buraco negro localizado no centro da galáxia que se encontra mais acima na figura. Leia o que a ESA tem para lhe dizer sobre este assunto.

Este grupo de galáxias já era conhecido, mas com a sua poderosa visão infravermelha e resolução espacial extremamente alta, o Webb mostra detalhes nunca antes vistos, como os aglomerados cintilantes de milhões de jovens estrelas e de estrelas recém-nascidas.

Vêem-se também caudas de gás, poeiras e estrelas a serem puxadas por várias das galáxias devido a interacções gravitacionais. Dito de uma forma mais dramática, o Webb captura enormes ondas de choque enquanto uma das galáxias, NGC 7318B, é praticamente esmagada pelo resto do aglomerado.

As estrelas derivam e contribuem para o gás e o pó em quantidades maciças, girando em torno das suas galáxias. A poeira evolui com o tempo e o Webb pode estudar galáxias próximas e dinâmicas que interagem entre si para ver a poeira em ação. Agora, os cientistas podem obter um olhar raro, com um detalhe sem precedentes, sobre o modo como estas galáxias desencadeam a formação de estrelas umas nas outras e de como o seu gás é perturbado.

 

NGC 3324 na Nebulosa Carina

Esta estrutura ficou também conhecida pelo nome ‘Penhascos Cósmicos’ (tradução livre de ‘Cosmic Cliffs’), porque se parece com uma paisagem formada por ‘montanhas’ e ‘vales’ salpicados por estrelas cintilantes numa noite de luar. Na realidade, trata-se de uma região da Nebulosa Carina onde se formam estrelas, designada por NGC 3324. A imagem revela-nos uma parte desta nebulosa que ainda não tinha sido observada. Só os ‘picos’ de gás mais altos da cavidade gigante gasosa que vemos nesta imagem da NGC 3324 medem cerca de 7 anos-luz de altura. 

O Webb permite-nos espreitar através da poeira cósmica para revelar viveiros estelares emergentes e estrelas individuais que estão completamente escondidas em imagens de luz visível. Os jatos protoestelares, que emergem claramente nesta imagem, disparam de algumas das jovens estrelas. Algumas delas aparecem como pontos vermelhos na região escura e poeirenta da nuvem. Os objetos nas fases mais precoces e rápidas da formação das estrelas são difíceis de capturar, mas a extrema sensibilidade, resolução espacial e capacidade de imagem do Webb resolveram o problema.

Estas observações da NGC 3324 vão ajudar-nos a perceber o processo de formação estelar. O Webb irá abordar algumas das grandes e abertas questões da astrofísica moderna: O que determina o número de estrelas que se formam numa determinada região? Porque é que as estrelas se formam com uma certa massa? Qual o impacto da formação de estrelas na evolução de gigantescas nuvens de gás e poeira?

Localizada a cerca de 7.600 anos-luz de distância, a NGC 3324 foi observada pelo NIRCam e pelo MIRI.