JWST nas profundezas do espaço | |||||
JWST et l'observation infrarouge | Tradução automática | Actualização 08 de janeiro de 2022 | |||
James Webb Space Telescope (JWST) é o sucessor do Hubble Space Telescope (HST) e Spitzer ou Space Infrared Telescope Facility (SIRTF). Foi lançado em 25 de dezembro de 2021 e o comissionamento está previsto para junho de 2022 porque exige que o conjunto óptico localizado na sombra da blindagem térmica alcance uma temperatura compatível (7 K) com as observações infravermelhas. | Um dos objetivos deste projeto de 10 bilhões de dólares é capturar as primeiras luzes do nosso universo profundo, a fim de entender como galáxias e estrelas apareceram após o Big Bang. | Imagem: A superfície de coleta de luz dos 18 espelhos segmentados de 1,315 m de lado do Telescópio Espacial James Webb permitirá capturar mais fótons e, portanto, ver mais longe. Ganhamos um fator de 100 entre o Hubble e o Telescópio Espacial James Webb (intervalo de 100 horas do HST = intervalo de 1 hora do JWST).
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nota: A radiação infravermelha é o segmento do espectro eletromagnético localizado entre o domínio visível e o das microondas. Seus comprimentos de onda variam de 0,78 µm (mais próximo do espectro visível) a 5 mm (mais próximo das microondas). O segmento de domínio infravermelho é dividido em infravermelho próximo "PIR" (0,78 µm - 3 µm), infravermelho médio "MIR" (3 µm - 50 µm) e infravermelho distante "LIR" (de 50 µm - 5 mm). |
Com o Telescópio Espacial Hubble, os cosmologistas foram capazes de capturar facilmente galáxias com um Redshift de 1, correspondendo a galáxias de 6 bilhões de anos. Com tempos de exposição de 1 hora, o HST capturou galáxias com um Redshift de 4, correspondendo a galáxias de 1,5 bilhão de anos. Com tempos de exposição de 15 dias, o HST capturou galáxias no infravermelho próximo com um Redshift de 10, correspondendo a galáxias de 500 a 700 milhões de anos após o Big Bang.
De acordo com simulações, com o JWST os cosmologistas esperam capturar galáxias primitivas com um Redshift de 20, o que pode revelar galáxias com 200 a 400 milhões de anos. É possível que, em pequenas regiões do céu profundo, se escondam milhões de protogaláxias brilhantes muito jovens. É justamente esse processo de formação de protogaláxias que interessa aos cosmologistas.
Como as primeiras galáxias se formaram após o Big Bang e como elas evoluíram?
Devido à expansão do universo, as galáxias se afastam umas das outras a uma velocidade proporcional à sua distância (lei de Hubble v = H0d - H0 constante de Hubble = 73 km/s/Mpc).
Na verdade, quanto maior a velocidade da recessão, mais distante a galáxia está no espaço e no tempo. Ao observar no infravermelho médio, o JWST nos fornecerá imagens próximas de quando o cosmos emergiu da idade das trevas de sua história.
Para formar uma galáxia, você deve coletar uma grande quantidade de matéria bariônica (matéria comum).
Agora sabemos que esse acréscimo não pode ser feito sem matéria escura porque, sem matéria escura, o poço gravitacional não é profundo o suficiente. Também sabemos que todas as galáxias estão conectadas por matéria escura.
Durante este período inicial de formação galáctica, os cientistas esperam ver turbulência, a presença ou ausência de um buraco negro, a forma de uma protogaláxia e a dinâmica do grande gás Redshift. E por que não entender a natureza da matéria escura!
nota: o redshift é um desvio para o vermelho positivo (z>0), ou seja, um aumento no comprimento de onda e uma diminuição correspondente na frequência e na energia do fóton.
Por outro lado, uma diminuição no comprimento de onda e um aumento simultâneo na frequência e energia é conhecido como redshift negativo ou blueshift (z<0) (vermelho e azul são os extremos do espectro de luz visível).
As causas do desvio para o vermelho: - A radiação se move entre objetos que se afastam (redshift "relativístico"). - A radiação se move em direção a um objeto em um potencial gravitacional inferior (redshift "gravitacional"). - A radiação se move em um espaço em expansão (redshift "cosmológico"). |
Em janeiro de 2022, sabemos de 4884 exoplanetas confirmados e 8288 candidatos (ref. Do catálogo da nasa). Entre os exoplanetas confirmados, alguns têm propriedades que podem ser favoráveis à vida.
Desde a descoberta do primeiro exoplaneta (51 Pegasi b em outubro de 1995), o maior sonho da humanidade tem sido encontrar mundos raros como o nosso vida habitacional.
Se pudermos saber os parâmetros de massa, raio e orbitais de um exoplaneta, nenhum telescópio espacial tem a capacidade de "ver" diretamente a superfície de um exoplaneta. No entanto, o JWST pode analisar a composição do envelope gasoso de um exoplaneta.
Durante o trânsito de um exoplaneta com sua estrela, parte da luz atravessa as diferentes alturas da atmosfera do exoplaneta. Esta luz absorvida (linhas de absorção pretas) corresponde ao código de barras químico da composição da atmosfera (água H2O, metano NH4, dióxido de carbono CO2, etano C2H6, etc.).
Apesar da quantidade muito pequena de luz analisada pelo espectrógrafo JWST, é possível caracterizar a composição química de atmosferas exoplanetárias. É graças ao grande espelho do JWST que os cientistas acreditam que podem observar o espectro de absorção dos envelopes de gás.
Dependendo dos comprimentos de onda do espectro de observação do JWST, poderemos obter uma espécie de carteira de identidade química dos exoplanetas e muitas assinaturas poderão aparecer.
Em resumo, com o JWST, a observação no campo das ondas infravermelhas pode revolucionar a cosmologia e a exobiologia. JWST agora foi para as profundezas do espaço e do tempo em busca de galáxias, mas também nos subúrbios internos de nosso sistema solar em busca de vida.