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James Webb, um passo gigantesco da humanidade

Livio Oricchio 19/11/2021 • 14:15
Simulação do telescópio James Webb no espaço - Foto: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez
Simulação do telescópio James Webb no espaço - Foto: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez

30 dias, um mês. É o espaço de tempo que separa o homem de um dos seus mais importantes projetos científicos, o Telescópio Espacial James Webb

Olá, amigos.

A F1 está no Circuito de Losail, no Catar, estreante no calendário, para provavelmente outra emocionante e histórica disputa entre esses dois pilotos absolutamente geniais, Lewis Hamilton, da Mercedes, e Max Verstappen, Red Bull-Honda. Vamos abordar a partir desta sexta-feira os principais temas dessa que é a 20ª etapa do campeonato, claro, além de disponibilizar uma interessante e longa entrevista que fiz com Dr. Marko, o homem forte da Red Bull, em Interlagos.

Antes disso tudo, porém, gostaria de convidá-los para algo diferente. Tem a ver com a minha paixão pela Astrofísica, Astronomia, a divulgação científica de modo geral. Você deve ter ouvido falar que dentro de um mês, dia 18 de dezembro, a Nasa vai lançar o mais aguardado telescópio de todos os tempos, o Telescópio Espacial James Webb, destinado a reescrevermos a história cósmica, em todas as suas distintas fases.

A tecnologia empregada permitirá observarmos os instantes iniciais do Universo, 13,7 bilhões de anos atrás, estudarmos como as primeiras galáxias, estrelas, os planetas e buracos negros se formaram, sua evolução, descobrirmos exoplanetas potencialmente capazes de abrigar vida como a conhecemos, estudar sua atmosfera, dentre outras perspectivas de enorme interesse da Ciência. Melhor dizendo, da humanidade. É bem provável que essas descobertas nos obriguem a rever muitos conceitos.

Proponho-me a apresentar o Telescópio Espacial James Webb de uma forma um tanto diferente. Creio que ajudará a entender a profundidade desse projeto que era para ser lançado, originalmente, em 2007, ao custo de US$ 500 milhões, ou R$ R$ 2,7 bilhões, e ao longo dos anos acabou sendo completamente revisto, do ponto de vista técnico, abrangência, época de lançamento e, obviamente, custo. Sabe o preço, hoje? US$ 10 bilhões, ou R$ 55 bilhões, a maior parte bancada pela Nasa. São sócios do telescópio a Agência Espacial Europeia (ESA) e a Canadense (CSA).

Embarque nesta história

Não é pecado recorrermos à ficção. Você é um investigador e participa de uma caçada a um criminoso. Ele estava em liberdade, usava tornozeleira eletrônica e transgrediu as regras. É fim de tarde. Do topo da colina você e os demais policiais veem o fugitivo na porção mais baixa do vale. O grupo está bem equipado para realizar a operação de prender de novo o fora da lei.

A aproximação da noite começa a comprometer a perseguição, pois quase não é mais possível ver o rumo tomado pelo criminoso. O time da tornozeleira eletrônica entra em ação, ao acompanhar seus passos através dos sinais de rádio emitidos pelo dispositivo compulsoriamente atrelado a seu corpo. Eles informam o sistema GPS que dá a precisa localização do procurado.

Você e os colegas não estão em um bom dia. A bateria da tornozeleira simplesmente deixa de funcionar. Não é mais possível ver o transgressor da lei e tampouco rastreá-lo pelo GPS. Para piorar, o último sinal de rádio captado permitiu concluir que ele entrou em uma extensa área de floresta.

Calma, não é o fim da caçada. Seu grupo de trabalho tem mais um recurso: câmeras sensíveis à radiação eletromagnética do infravermelho, em outras palavras, sensíveis à detecção de fontes de calor. Você sabe, os seres humanos emitem essa radiação.

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Não foi preciso muito esforço para o formato do corpo do bandido surgir em toda plenitude na câmera térmica. Só que ele não sabe disso. Acredita, ainda, que a escuridão da noite e a interrupção dos sinais de rádio da tornozeleira eletrônica o manterão em completo anonimato na mata. Antes do dia clarear já estará longe. E não será tão já que a polícia irá cercá-lo novamente.

A história não termina bem assim. Graças à câmera infravermelho você e seus colegas vão orientando pelo rádio a equipe de captura, qual a localização do indivíduo que sequer imagina o que está acontecendo. De repente, quatro policiais aparecem a sua frente e dão voz de prisão. Sem saída, o criminoso se entrega.

Diferentes formas de estudar o Universo

Você talvez não saiba, mas a Astronomia, a Astrofísica se utilizam desses mesmos princípios para estudar o Universo, as radiações da luz visível, as geradas pelas ondas de rádio e as em infravermelho. Na realidade, hoje, também em todas as outras radiações que compõem o espectro eletromagnético: microondas, ultravioleta, raio X e raio gama. Há telescópios concebidos para detectar cada uma delas.

Na maior parte da sua existência a humanidade observou o céu sem recurso algum, usou apenas a visão, com suas severas limitações. Foi só em 1609 que olhamos para a esfera celeste com um telescópio óptico, obra de Galileu Galilei.

Muito tempo depois, na década de 30 do século passado, passamos a analisar o Universo através das ondas de rádio, emitidas, por exemplo, por centros galácticos distantes, quasares, buracos negros. Não enxergamos essa radiação. A captamos com imensas antenas de rádio. Há projetos complexos operando-a, como o Alma, no deserto do Atacama, no Chile, com suas 56 superantenas.

Aprendemos a estudar o Universo produzindo equipamentos sensíveis às várias radiações que os astros, corpos emitem. E toda matéria com temperatura acima do zero absoluto, 273 graus Celsius negativo, emite radiação eletromagnética.

Infravermelho, foco estratégico do projeto

Além da luz visível e da radioastronomia, temos a astronomia do infravermelho. Não a vemos também, mas como no exemplo mencionado câmeras especiais a detectam ou telescópios equipados com elas. Foco nessa radiação por ser a escolhida para ser capturada pelo Telescópio Espacial James Webb, ao menos ser a principal.

A maior parte da radiação infravermelha que atinge a Terra é absorvida pela atmosfera, daí a necessidade de os telescópios em infravermelho encontrarem-se no espaço. Muitas de suas áreas são ocupadas por nuvens de gás e poeira imensas, capazes de serem medidas em anos luz. Elas bloqueiam a passagem da luz visível.

A radiação infravermelha consegue passar por essas nuvens e permite observar estrelas e mesmo galáxias em formação, seus centros, onde em geral há um buraco negro, e a formação de novos sistemas solares.

O Telescópio Espacial James Webb irá observar o Universo principalmente através de câmera infravermelha pelo motivo exposto, a característica de essa radiação atravessar o espaço desde o seu ponto de origem.

Voltar no tempo

Por exemplo: alguns milhões de anos depois da explosão do espaço e do tempo que gerou o Universo, o Big Bang, as primeiras estrelas começaram a surgir e, na sequência, as galáxias. Esse processo começou há 13,7 bilhões de anos. Se conseguirmos captar a radiação que vem dessas estrelas e galáxias distantes 13 bilhões de anos luz, estaremos observando-as como eram na sua origem.

É como olhar para o passado. Se você observar o Sol com um telescópio, devidamente equipado com filtros, verá o que aconteceu no Sol 8 minutos antes da imagem recebida, pois esse é o tempo que a luz necessita para atravessar os 150 milhões de quilômetros existentes entre o Sol e a Terra.

Os sinais de rádio que a sonda New Horizon enviou do seu sobrevoo de Plutão, em 2015, a 5 bilhões de quilômetros da Terra, demorou 5 horas para chegar até nós, pois a velocidade da luz é de algo como 1 bilhão de quilômetros por hora, 300 mil quilômetros por segundo.

No caso do James Webb, a captação da emissão infravermelha das primeiras estrelas e galáxias nos permitirá ver com elas eram, que evolução seguiram. Nunca é demais lembrar que somos o fruto do desenvolvimento do Universo.

Vale a analogia, estaremos fazendo um ultrassom da época em que o Sol, a Terra e nós mesmos estávamos apenas nos planos longínquos da gravidez do Universo. Estávamos longe de existir, mas nos planos diante do desenvolvimento assumido.

Vida extraterrestre

Como os equipamentos do James Webb são supersensíveis à radiação infravermelha, vamos detectar a emitida por exoplanetas. Eles não emitem luz, apenas refletem a emanada por sua estrela, ou estrelas. O James Webb nos dará imagens relativamente nítidas desses planetas, o que a rigor ainda não temos, apesar de toda tecnologia existente.

A radiação detectada permitirá estudos espectroscópicos precisos, ou seja, entender de que elementos químicos são formados. Assim com suas atmosferas.

Veja que interessante. O James Webb não é pioneiro nessa tecnologia de observar o Universo através da radiação infravermelha. Nem mesmo é nova. De 2003 a 2020 a Nasa manteve em órbita terrestre o Telescópio Spitzer, especializado no tema. Só que, primeiro, estava bem mais próximo da Terra do que ficará o James Webb, e segundo seu diâmetro era de 85 centímetros.

Melhor em tudo

Olha só a diferença: o James Webb permanecerá em uma órbita distante um milhão e meio de quilômetros da Terra, algo como quatro vezes a distância da Lua, estará menos sujeito às interferências das emissões de radiação infravermelha do nosso planeta e mesmo do Sol, o que poderia mascarar os dados obtidos, ainda que terá um sistema especial para manter a temperatura a mais baixa possível, através de nitrogênio líquido e um enorme escudo, protetor solar, na sua base.

Tem ideia da temperatura em que irá operar? Incríveis 233 graus Celsius negativo, as chamadas temperaturas criogênicas. Obviamente a temperatura média do espaço ajuda por ser muito baixa também.

Lembra do que escrevi? A radiação infravermelha é uma radiação térmica. Para a perfeita operação o telescópio precisa estar sob temperaturas como as mencionadas.

É importante destacar algumas das proezas do modesto Telescópio Spitzer, uma espécie de precursor do James Webb. Em 2005, captou a radiação infravermelha de planeta extrassolar pela primeira vez, um feito para a humanidade. Iniciou estudos de suas atmosferas, encontrou vapor d’água em alguns deles.

Em 2010, descobriu um planeta rico em carbono, elemento químico que está na base da vida como a conhecemos. Em 2012, ofereceu dados sobre a expansão do Universo que permitiram redefinir a taxa usada para a medição, a chamada constante de Hubble.

Telescópio Hubble - Foto: Nasa

Mais: em 2017, a Nasa anunciou que o Spitzer fez uma descoberta impressionante, um sistema solar com sete planetas, alguns de dimensões semelhantes às da Terra, sendo três deles na zona habitável da sua estrela, ou seja, com amplitude térmica capaz de manter a água em estado líquido, essencial para o surgimento e manutenção da vida, ao menos pelo que sabemos.

Pense comigo. Se o Spitzer, aqui pertinho da gente, com seus 85 centímetros de diâmetro, realizou descobertas como as descritas, qual o potencial do James Webb com seu espelho primário de seis metros e meio de diâmetro, sete vezes maior, equipado com uma nova geração de equipamentos e posicionado em uma posição do espaço bem mais favorável?

Dá para entender melhor, agora, as razões de tamanha euforia da comunidade científica mundial?

Complementar do Hubble, não sucessor

Puxa, se é assim, o que será então do revolucionário Telescópio Hubble, na ativa desde 1990, depois da entrada em operação do James Webb, prevista para seis meses depois do lançamento? O James Webb não é o sucessor do Hubble, como muitos pensam e mesmo dizem. O Hubble seguirá realizando seu trabalho absolutamente notável sob todos os pontos de vista. Podemos afirmar que o James Webb complementará o extraordinário trabalho do Hubble.

O Hubble observa o Universo principalmente no espectro da luz visível e um pouco através da radiação ultravioleta e até infravermelha. Seu alcance, com um espelho de 2 metros de diâmetro, é bem menor. Mesmo assim, sua contribuição científica continua sendo única na história da Astronomia e Astrofísica. A história dessas ciências se divide em antes e depois do Hubble.

A expectativa é de que o James Webb reescreva a história não apenas da Astronomia e Astrofísica, mas também da Biologia, Química, Geologia, dentre outras, dada a abrangência dos estudos possibilitados.

Desde o dia 12 de outubro o Telescópio James Webb está no Centro Aeroespacial de Kourou, na Guiana Francesa, base de lançamentos da Agência Espacial Europeia, por ser próxima da linha do Equador. É menos difícil para o foguete decolar. Com seus 20 metros de extensão, 14 de largura, 6,5 toneladas de peso, o telescópio está sendo acomodado no foguete Ariane 5 dobrado como um origami, arte japonesa de dobrar papéis.

É de lá que partirá e vai enfrentar sérios desafios até entrar em operação, em junho de 2022, tudo dando certo. Lembro que onde irá operar, como disse 1,5 milhão de quilômetros da Terra, não há possibilidade viável de consertos, como aconteceu com o Hubble, em 1990. A Nasa e seus sócios têm de acertar de cara. A humanidade torce por isso.

Apesar da extensão do texto, não falei do avanço dos instrumentos embarcados no James Webb, o que são capazes de detectar e nos transmitir e em que grau de nitidez. Não mencionei os inúmeros projetos de pesquisa já aprovados pela Nasa, Esa e SCA com o uso do telescópio. Fica o convite para uma nova conversa sobre o tema. Pode ser?

Nosso próximo encontro, agora, é para abordarmos esta edição épica do mundial de F1, com o GP do Catar. Se pensarmos bem, a ultratecnologia aeroespacial e a ultratecnologia empregada na F1 são mundos com grandes afinidades, não acha?

Abraços, amigos.

Livio Oricchio

Livio Oricchio é um jornalista brasileiro e italiano, especializado em automobilismo, notadamente a F1, e em outra de suas paixões, a divulgação científica. Cobriu a F1 para o Grupo Estado de 1994 a 2013 e então para o GloboEsporte.com até 2019. Residiu em Nice, na França, durante boa parte da carreira, iniciada na F1 ainda em 1987. Colabora, desde então, com publicações de diversos países. Tem no currículo a presença em quase 500 GPs. Em boa parte desse espaço de tempo também foi repórter e comentarista de F1 das rádios Jovem Pan, Bandeirantes e Globo. Em 2012 ganhou a mais prestigiosa premiação da área, o Troféu Lorenzo Bandini, recebida em cerimônia na Itália.