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Lançamento do telescópio James Webb

O telescópio espacial James Webb, o sucessor do Hubble, será lançado em breve e fará observações a 13,8 bilhões de anos-luz.

Informações sobre o telescópio James Webb

Será lançado pela Agência Espacial Europeia (ESA), em um foguete Ariane 5, na base de Kourou, na Guiana Francesa.

James Webb no Ariane 5
O James Webb dentro do Ariane 5. Fonte: NASA.

Fará pequenos círculos no ponto Lagrange 2, o ponto mais adequado para um telescópio espacial que opera no infravermelho.

Pontos de Lagrange entre a Terra e o Sol
Pontos de Lagrange entre a Terra e o Sol. Fonte: Astronoo.

Clique no botão a seguir para saber mais sobre os pontos de Lagrange.

Pontos de LagrangeClique aqui

Este telescópio detectará fótons (partículas de luz) a 13,8 bilhões de anos-luz de distância. Significa que observará o universo como era há 13,8 bilhões de anos atrás. Custou 10 bilhões de dólares e levou 30 anos para ser projetado e construído.

hubble vs james webb
Uma comparação entre uma imagem do Hubble e uma imagem simulada do James Webb. Mesma fonte da notícia.

Os sensores infravermelho

Fonte: Space.com (Traduzido para o Português)

Quando cientistas planejaram e projetaram o telescópio espacial Hubble, o observatório astronômico mais importante da sua época, haviam muitas questões não respondidas sobre o universo. Uma destas questões era se estrelas e galáxias já existiam há alguns milhões de anos após o Big Bang, disse Mark McCaughrean, consultor sênior para a ciência e a exploração da Agência Espacial Europeia (ESA). 

O Hubble foi construído para detectar luz ultravioleta e visível. As primeiras galáxias emitiam luz visível, mas devido à distância, o comprimento de onda aumenta até o infravermelho do espectro eletromagnético.

O efeito doppler também afeta a luz. Quando um objeto no espaço se afasta do observador, a luz emitida fica com um comprimento de onda maior e tende para o vermelho em relação ao observador. Enquanto a luz de um objeto que se aproxima do observador tende para o azul, pois o comprimento de onda da luz fica menor. 

espectro eletromagnético
O espectro eletromagnético. Fonte: Toda matéria.

Quando McCaughrean era um estudante de PhD na Universidade de Edimburgo, na Escócia, ele foi um dos cientistas que desenvolveram os primeiros sensores infravermelhos, uma tecnologia que atingiu seu ápice em 4 instrumentos científicos de ponta do telescópio James Webb.

“Os detectores do JWST possuem 2000 x 2000 pixels e nós temos muitos destes”, disse McCaughrean. “Nós temos muito mais pixels infravermelhos no JWST do que pixels óticos no Hubble quando foi lançado.”

O espelho gigante do telescópio James Webb vai refletir a luz das estrelas e galáxias para os 4 instrumentos de ponta projetados não apenas para obter imagens, mas também analisar a composição química do universo próximo e distante. Isto é feito por uma técnica chamada de espectroscopia, que observa como a matéria absorve a luz. Como diferentes elementos químicos absorvem a luz a diferentes comprimentos de onda, astrônomos poderão identificar os materiais que compõem as estrelas, nebulosas, galáxias e planetas ao alcance do telescópio James Webb.

O espelho gigante

espelho do James Webb
Comparação do telescópio primário do James Webb com o do Hubble em metros. Quanto maior o espelho, mais luz será captada.

Por quê o espelho é dourado e formado por 18 hexágonos? O material é feito de berílio banhado em ouro, pois este elemento é o melhor para refletir a radiação infravermelha e o berílio é leve.

Por trás dos 18 espelhos hexagonais, há pequenos motores que pressionam delicadamente sobre as placas, deslocando-as e dobrando-as com extrema precisão até criarem juntos um espelho gigante perfeitamente liso.

Os espelhos precisam ser ajustáveis, pois não será possível enviar astronautas para colocar lentes para melhorar as imagens do telescópio, como foi feito no Hubble.

Proteção térmica e resfriamento

Para funcionarem corretamente, os instrumentos precisam estar a uma temperatura menor que 7 Kelvins (-266,15ºC). Ficar no ponto L2 não é o suficiente para esfriar na temperatura adequada.

Fonte: Space.com (Traduzido para o Português)

A maior parte do telescópio, sem o qual a missão seria impossível, é o escudo solar desdobrável do tamanho de uma quadra de tênis. Feito de 5 camadas de kapton revestidas com alumínio.

O escudo solar vai se desdobrar no espaço antes do telescópio alcançar o seu destino, em uma das partes mais sensíveis da sequência de pós-lançamento.

“O escudo solar é de longe a parte mais crítica”, disse McCaughrean. “Se não for totalmente implantado, o telescópio não vai funcionar. Nós dobramos e desdobramos muitas vezes em Terra, mas nada semelhante foi tentado no espaço antes e a falta de gravidade muda as coisas.

O escudo solar não é um simples parasol, há muita engenharia inteligente por trás do projeto. Cinco camadas ultraleves de kapton são separadas para que o calor absorvido em cada camada seja radiado para fora da sonda através dos espaços entre as camadas. Embora superfino e ultraleve, o material também é incrivelmente resistente, para sobreviver ao bombardeio de meteoritos.

escudo solar do James Webb
O escudo solar abaixo do espelho dourado. Mesma fonte da notícia.

Para obter temperaturas menores que 7 Kelvins, também é necessário usar um resfriamento ativo termoacústico de baixa vibração. Um fenômeno que precisa ser explicado em um post dedicado.

cryocooler do James Webb
O cryocooler do James Webb para resfriamento ativo termoacústico. Fonte: NASA.

Outras missões

Além de observar o passado do universo, outras tarefas do James Webb serão:

  • Descobrir novos exoplanetas, planetas fora do Sistema Solar.
  • Estudar a evolução da composição química do universo, por meio da espectroscopia.
  • Observar objetos do cinturão de Kuiper.
  • Ver o nascimento das estrelas em aglomerados.

Você pode acompanhar o lançamento no vídeo abaixo.

https://youtu.be/d8Skc-JqWLE
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2 thoughts on “Lançamento do telescópio James Webb

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