O Telescópio Espacial James Webb da NASA, com lançamento previsto para 2018, irá sondar o cosmos para descobrir a história do Universo desde o Big Bang à formação de planetas alienígenas e além. Ele será focado em quatro áreas principais: a primeira luz do universo (incluindo as origens da vida), a origem de galáxias no início do universo, o nascimento de estrelas, sistemas protoplanetários e planetas.
O Telescópio Espacial James Webb (JWST) será lançado do foguete Ariane 5 a partir da Guiana Francesa, em seguida, levará 30 dias para voar um milhão de milhas de sua casa permanente: um ponto de Lagrange, ou um local gravitacionalmente estável no espaço. Ele irá orbitar em torno do ponto L2, um ponto no espaço próximo da Terra que fica em frente do Sol. Este tem sido um local popular para vários outros telescópios espaciais, incluindo o Telescópio Espacial Herschel e o Observatório Espacial Planck.
Espera-se que a poderosa nave espacial de $ 88 bilhões também tire fotos incríveis de objetos celestes, como seu antecessor, o Telescópio Espacial Hubble. Felizmente, para os astrônomos, o Telescópio Espacial Hubble permanece em boa saúde e é provável que os dois telescópios trabalhem em conjunto nos primeiros anos. O JWST vai observar também exoplanetas que o telescópio espacial Kepler encontrou, ou acompanhará as observações em tempo real de telescópios em Terra.
A ciência do JWST
A ciência do JWST é dividida principalmente entre quatro áreas:
Primeira luz e a reionização: Refere-se aos estágios iniciais do Universo após o Big Bang. Nas primeiras fases após o Big Bang, o Universo era um mar de partículas (tal como elétrons, prótons e nêutrons), e a luz não era visível até que o universo estivesse arrefecido o suficiente para estas partículas começarem a se combinar. O JWST também irá estudar o que aconteceu após as primeiras estrelas serem formadas; esta época é chamada de “a época de reionização” porque se refere ao tempo quando o hidrogênio neutro foi reionizado por radiação a partir destas primeiras estrelas.
Assembléia de galáxias: observar galáxias é uma forma útil para ver como a matéria é organizada em escalas gigantescas, que por sua vez dá-nos indicações sobre a forma como o Universo evoluiu. As galáxias espirais e elípticas que vemos hoje realmente evoluíram à partir de diferentes formas ao longo de bilhões de anos, e um dos objetivos do JWST é olhar para trás nas primeiras galáxias para entender melhor essa evolução. Os cientistas também estão tentando descobrir como chegamos a variedade de galáxias que são visíveis hoje, e as formas atuais nas quais as galáxias podem aparecer.
Nascimento de estrelas e sistemas protoplanetários: “Os pilares da criação da nebulosa da Águia” são alguns dos mais famosos locais de nascimento para estrelas. Estrelas nascem de nuvens de gás, e a medida que elas crescem, a pressão de radiação golpeia o gás (que poderia ser usado novamente para outras estrelas, se não for muito disperso.) No entanto, é difícil ver dentro deste gás. Os olhos infravermelhos do JWST serão capazes de observar fontes de calor, incluindo estrelas que estão nascendo nestes casulos.
Planetas e origens da vida: Tem se percebido, na última década, um grande número de exoplanetas descobertos, incluindo os descobertos pelo telescópio espacial Kepler – o buscador de planetas da NASA. Sensores poderosos do JWST serão capazes de espiar estes planetas com mais profundidade, inclusive (em alguns casos) a imagiologia de suas atmosferas. Compreender as atmosferas e as condições de formação para planetas poderiam ajudar os cientistas a prever melhor se certos planetas são habitáveis ou não.
Instrumentos a bordo
O JWST virá equipado com quatro instrumentos científicos.
Near-Infrared Camera (NIRCam): Fornecido pela Universidade do Arizona, esta câmera de infravermelho detectará a luz de estrelas de outras galáxias e estrelas próximas dentro da Via Láctea. Ele também irá procurar a luz de estrelas e galáxias que se formaram no início da vida do Universo. A NIRCam será equipada com coronágrafos que poderão bloquear a luz de um objeto brilhante, fazendo objetos com pouco brilho próximos dessas estrelas (como planetas) ficarem visíveis.
Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec): NIRSpec observará 100 objetos simultaneamente, a busca das primeiras galáxias que se formaram depois do big bang. NIRSpec foi fornecido pela Agência Espacial Europeia, com a ajuda do NASA Goddard Space Flight Center.
Mid-Infrared Instrument (MIRI): MIRI irá produzir incríveis fotos do espaço de objetos celestiais distantes, seguindo a tradição de astrofotografia do Hubble. O espectrógrafo que é uma parte do instrumento permitirá aos cientistas para reunir mais detalhes físicos sobre objetos distantes no Universo. MIRI irá detectar galáxias distantes, cometas fracos, estrelas se formando e objetos no Cinturão de Kuiper. MIRI foi construído pelo Consórcio Europeu com a Agência Espacial Europeia e Jet Propulsion Laboratory da NASA.
Fine Guidance Sensor/Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph (FGS/NIRISS): Este instrumento construído pela Agência Espacial Canadense é mais como um instrumento dois em um. O componente FGS é responsável por manter o JWST apontado exatamente na direção certa durante as suas investigações científicas. NIRISS vai vasculhar espaço afora do Cosmos para encontrar assinaturas da primeira luz do Universo, procurar e caracterizar planetas alienígenas.
O telescópio também vai ostentar um protetor solar do tamanho de um campo de tênis um espelho de 21,3 pés (6,5 metros) – o maior espelho já lançado para o espaço. Esses componentes não vai caber no foguete de lançamento do JWST, então ambos vão desfraldar-se uma vez que o telescópio estiver no espaço.
Comparação do tamanho do espelho primário do James Webb com o espelho primário do Hubble. O espelho do James Webb é formado por 18 segmentos hexagonais (semelhantes a uma colmeia).
A história do JWST
O JWST tem uma longa história de desenvolvimento. Ele ficou acima do orçamento e afetou os fundos astronômicos da NASA, que entre outras coisas, fez com que a agência se retirasse de algumas missões conjuntas com a Agência Espacial Europeia (ESA).
Mesmo enquanto o Hubble estiver sendo preparado para sua missão espacial, um telescópio sucessor estava sendo planejado para melhorar as capacidades do Hubble. Após estudos em fase inicial na década de 1990, a NASA embarcou em uma missão “melhor, mais rápida, mais barata” que tinha a intenção de usar a eletrônica de miniaturização para reduzir o custo das missões espaciais.
Isso causou uma reformulação dos estudos do telescópio inicialmente chamado como Telescópio Espacial Next Generation. A primeira versão do NGST tinha uma abertura de 8 metros. O NGST foi rebatizado de Telescópio Espacial James Webb em 200 por um ex-administrador da Nasa. O projeto foi orçado em $4,5 bilhões em cerca de 2005, mas o excesso de custos ocorreu nos anos seguintes.
Em 2010, um painel de revisão independente para o JWST advertiu que o telescópio estaria substancialmente acima do orçamento. O painel observou que após uma revisão de confirmação da NASA em 2008, atrasos que fizeram crescer o custo e o cronograma foram “associados com a orçamentação e gestão de programas, e não com o desempenho técnico.” Entre os problemas de revisão citados estavam maus procedimentos de estimativas e um orçamento de base que era demasiado baixo. O painel sugeriu que a data de lançamento fosse tão cedo quanto 2015.
Por volta de 2010, a NASA e a Agência Espacial Europeia estavam cooperando em diversas missões em grande escala, incluindo ExoMars e uma missão antecessora do Athena, um telescópio de raios-X. Até 2011, no entanto, a ESA disse que preferia ir afrente nessas missões por si só. A NASA tinha cortado seus outros programas de astrofísica para permitir o desenvolvimento do JWST, inclusive retirando-se do ExoMars. Além disso, a Pesquisa Science Foundation Decadal US Nacional de 2010 (que estabelece a prioridade de programas astronômicos) tinha classificado as missões da ESA conjuntas menor do que outras iniciativas, disse a ESA em um comunicado na época.
Até 2011, JWST foi programado para custar US $ 8,7 bilhões, o que levou a considerar o cancelamento do projeto devido a saturações no orçamento. Enquanto o financiamento foi autorizado a continuar a missão, a NASA reconheceu que outras missões precisariam ser adiadas para contabilizar o orçamento. Por volta de 2015, a NASA disse que o telescópio estava agora no mesmo caminho de seu novo orçamento e cronograma, que pede um lançamento para 2018. No início de 2017, o JWST passou por várias etapas de montagem e foi submetido a ciclos de teste antes do lançamento de 2018, incluindo testes de acústica e vibrações.
O homem por trás do James Webb
O JWST foi nomeado com o nome do ex-chefe da NASA James Webb. Webb assumiu o comando da agência espacial 1961-1968, aposentando-se apenas alguns meses antes da NASA ter colocado o primeiro homem na lua.
Embora o mandato de Webb como administrador da NASA foi mais associado com o programa lunar Apollo, ele também é considerado um líder em ciência espacial. Mesmo em um momento de grande turbulência política, Webb definiu objetivos científicos da NASA, escrevendo que o lançamento de um grande telescópio espacial deve ser um objetivo chave da agência espacial.
NASA lançou mais de 75 missões de científicas espaciais sob a orientação de Webb. Elas incluíram missões que estudaram o Sol, estrelas e galáxias, bem como o espaço diretamente acima da atmosfera da Terra.
Traduzido e adaptado de Space