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Telescópio Espacial James Webb: a Engenharia por trás das imagens capturadas

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por Cristiano Oliveira da Silva
| 18/07/2022 | Atualizado em 03/08/2022 4 min

Telescópio Espacial James Webb: a Engenharia por trás das imagens capturadas

por Cristiano Oliveira da Silva | 18/07/2022 | Atualizado em 03/08/2022
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No último dia 12 de julho, foram apresentadas novas imagens do Universo, obtidas através do Telescópio Espacial James Webb, fruto do esforço conjunto entre as Agências Americana (NASA), Canadense e Europeia.

Mas você sabe como ele funciona? E por que as suas imagens são tão mais nítidas que a de seu predecessor, o Hubble?

Nós do Engenharia 360 apresentamos neste artigo alguns fatos em torno dessa grande realização da humanidade. Confira!

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James Webb
Imagem reproduzida de BBC

O funcionamento do Telescópio James Webb

Atribui-se ao astrônomo Galileu a construção do primeiro telescópio ótico e sabe-se que certos instrumentos, como binóculos e lunetas, existem desde a China Antiga. Nesses instrumentos, o princípio de funcionamento se baseia na composição de lentes. Certamente, se você já concluiu o Ensino Médio, aprendeu em física a Lei de Gauss para lentes e espelhos – evidentemente ele formulou essa lei e forneceu as bases teóricas para a construção de melhores telescópios.

Em suma, um telescópio ótico, capta a luz refletida do objeto e gera uma imagem. Sua maior limitação? Refletir apenas o espectro da luz visível. Mas sabemos haver muito mais abaixo do vermelho (infravermelho) e acima violeta (ultravioleta) para ser visto.

Todo corpo que possui uma temperatura acima do 0 K (zero kelvin) emite radiação de calor; é a radiação térmica. Sabe aquelas lentes que “enxergam” no escuro? O que elas captam, não é a radiação da luz visível, mas a radiação térmica emitida pelos corpos. O James Webb (assim como o Hubble) opera na faixa do infravermelho, o que permite enxergar muito longe, tão longe quanto os primeiros eventos do universo.

A título de curiosidade: o nome do Hubble foi uma homenagem a Edwin Hubble, astrônomo que observou o Efeito Doppler na luz/radiação emitida pelas galáxias observadas, o que permitiu concluir que elas estão se afastando. Já o nome James Webb foi uma homenagem ao diretor da NASA na época do programa Apollo, James Edwin Webb.

James Webb
James Edwin Webb | Imagem reproduzida de The Digital Teacher

Os 18 hexágonos espelhados do James Webb

Cada um dos hexágonos do James Webb funciona realmente como um espelho, projetando a informação captada em um sensor. Dessa forma, obtém-se 18 imagens superpostas nesse sensor. Além disso, esses hexágonos possuem ajuste fino o bastante para se obter informações a partir de diversas distâncias focais.

Esse conjunto de hexágonos formam um grande espelho de ouro, com diâmetro de cerca de 2,5 vezes o diâmetro do espelho do Hubble. E por que o espelho de ouro? Como é sabido, o ouro é um material puríssimo e com muito poucas irregularidades, inclusive ao nível atômico (placas com superfície revestidas a ouro também são utilizadas em microscópios eletrônicos). Resumindo: o ouro permite criar um espelho com muito pouca irregularidade em sua superfície.

James Webb
Imagem reproduzida de BBC

Como o princípio do funcionamento é a leitura do espectro infravermelho, é preciso eliminar a interferência de outros corpos próximos que emitem radiação nesse espectro.

Por essa razão, no espaço, a qualidade das imagens é melhor que as obtidas aqui na Terra. Nossa atmosfera absorve boa parte dessa radiação infravermelha vinda do espaço. Mas não é suficiente estar no espaço, porque o próprio telescópio estaria sujeito à radiação do sol, transmitindo calor inclusive para o telescópio. E se emite calor, emite radiação infravermelha.

James Webb
Imagens de Júpter capturadas pelo James Webb | Imagem reproduzida de Diário do Nordeste

Então, se faz necessário proteger o telescópio dessa radiação, através de um escudo protetor, lançado dobrado e foi desdobrado no espaço, via controle aqui da Terra.

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A saber, a temperatura de operação do JW é de 50 K (-233°C) e a função desse escudo é garantir essa temperatura operacional.

O que esperar ainda do James Webb?

Segundo Science Themes – Webb/NASA, seus objetivos principais são:

  • Pesquisar a luz das primeiras estrelas e galáxias que se formaram no Universo após o Big Bang.
  • Estudar a formação e evolução das galáxias.
  • Entender a formação de estrelas e sistemas planetários.
  • Estudar os sistemas planetários e as origens da vida.

Como olhar para o céu, é olhar para o passado, se há melhoria no seu instrumento e na sua capacidade de observação, então é possível observar estrelas e galáxias mais distantes e, portanto, mais jovens.

As primeiras imagens já foram divulgadas e mostram do que o Telescópio James Webb é capaz!

Muitos avanços no entendimento da mecânica de formação das estrelas, galáxias e sistemas planetários foram possíveis graças aos telescópios predecessores (como Hubble e Sptizer). Com esse novo telescópio, mais avanços serão possíveis e a comunidade astronômica vive um momento de euforia frente às possibilidades e às descobertas vindouras.

Certamente é uma área que irá demandar muito trabalho e estudo. E por essa razão, a Astronomia e Astrofísica viverão uma era de ouro nos próximos anos.

Alguém aí quer ser um astrônomo ou astrofísico? Essa é a hora!

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Cristiano Oliveira da Silva

- Engenheiro Civil (Poli-USP/2003) - Pesquisador colaborador UFABC - Capacitação e disseminação de BIM - Gerente de Engenharia / BIM Manager - Projetos, Planejamento e Qualidade na empresa BEN - Bureau da Engenharia - INEXH - Instituto Nacional de Excelência Humana - MasterPractitioner e Coach Sistêmico - Analista Corporal - O Corpo Explica - Músico, pai e curioso por natureza

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