O Telescópio Espacial James Webb foi lana§ado ao espaço em 25 de dezembro de 2021 e, com ele, os astrônomos esperam encontrar as primeiras gala¡xias a se formar no universo, ira£o procurar por atmosferas semelhantes a  Terra em torno de outros planetas e cumprir muitos outros objetivos cienta­ficos.

Eu sou um astra´nomo e o principal investigador da Near Infrared Camera - ou NIRCam, para abreviar - a bordo do telesca³pio Webb. Participei do desenvolvimento e dos testes da minha ca¢mera e do telesca³pio como um todo.

Para ver as profundezas do universo, o telesca³pio tem um espelho muito grande e deve ser mantido extremamente frio. Mas levar um equipamento fra¡gil como esse para o espaço não éuma tarefa simples. Meus colegas e eu tivemos que superar muitos desafios para projetar, testar e em breve lana§ar e alinhar o telesca³pio espacial mais poderoso já construa­do.

O telesca³pio Webb tem um espelho de mais de 6 metros de largura, um guarda-sol do tamanho de uma quadra de taªnis para bloquear a radiação solar e quatro ca¢meras e sistemas de sensores separados para coletar os dados .

Ana¡lise do mundo, de especialistas

Funciona como uma antena paraba³lica. A luz de uma estrela ou gala¡xia entrara¡ na boca do telesca³pio e refletira¡ no espelho prima¡rio em direção aos quatro sensores: NIRCam , que obtanãm imagens no infravermelho pra³ximo; o espectra³grafo de infravermelho pra³ximo , que pode dividir a luz de uma seleção de fontes em suas cores constituintes e mede a intensidade de cada uma; o Instrumento de infravermelho manãdio , que obtanãm imagens e mede comprimentos de onda no infravermelho manãdio; e o espectra³grafo sem fenda de imagem de infravermelho pra³ximo , que divide e mede a luz de qualquer coisa para a qual os cientistas apontem o satanãlite.

Este projeto permitira¡ que os cientistas estudem como as estrelas se formam na Via La¡ctea e na atmosfera de planetas fora do Sistema Solar. Pode atéser possí­vel descobrir a composição dessas atmosferas.

Desde que Edwin Hubble provou que as gala¡xias distantes são como a Via La¡ctea, os astrônomos perguntam: Qual a idade das gala¡xias mais antigas? Como eles se formaram pela primeira vez? E como eles mudaram ao longo do tempo? O telesca³pio Webb foi originalmente apelidado de “Primeira Ma¡quina de Luz” porque foi projetado para responder a essas mesmas perguntas.

Um dos principais objetivos do telesca³pio éestudar gala¡xias distantes perto da borda do universo observa¡vel. Leva bilhaµes de anos para que a luz dessas gala¡xias atravesse o universo e alcance a Terra. Eu estimo que as imagens que meus colegas e eu iremos coletar com o NIRCam podem mostrar protogala¡xias que se formaram apenas 300 milhões de anos após o Big Bang - quando eles tinham apenas 2% de sua idade atual.

Encontrar as primeiras agregações de estrelas que se formaram após o Big Bang éuma tarefa difa­cil por um motivo simples: essas protogala¡xias estãomuito distantes e, portanto, parecem muito fracas.

O espelho de Webb éfeito de 18 segmentos separados e pode coletar mais de seis vezes mais luz do que o espelho do Telescópio Espacial Hubble . Objetos distantes também parecem ser muito pequenos, então o telesca³pio deve ser capaz de focalizar a luz o mais firmemente possí­vel.

O telesca³pio também tem que lidar com outra complicação: como o universo estãose expandindo , as gala¡xias que os cientistas va£o estudar com o telesca³pio Webb estãose afastando da Terra e o efeito Doppler entra em ação. Assim como o tom da sirene de uma ambulância diminui e se torna mais profundo quando ela passa e comea§a a se afastar de vocaª, o comprimento de onda da luz de gala¡xias distantes muda da luz visível para a luz infravermelha.

Webb detecta luz infravermelha - éessencialmente um telesca³pio de calor gigante. Para “ver” gala¡xias fracas na luz infravermelha, o telesca³pio precisa ser excepcionalmente frio ou então tudo o que veria seria sua própria radiação infravermelha. a‰ aqui que entra o escudo tanãrmico. O escudo éfeito de um pla¡stico fino revestido com aluma­nio. Tem cinco camadas de espessura e mede 46,5 panãs (17,2 metros) por 69,5 panãs (21,2 metros) e mantera¡ o espelho e os sensores a menos 390 graus Fahrenheit (menos 234 Celsius) .

O telesca³pio Webb éum feito incra­vel de engenharia, mas como fazer isso com segurança para o espaço e garantir que funcionara¡?

O Telescópio Espacial James Webb orbitara¡ a um milha£o de milhas da Terra - cerca de 4.500 vezes mais distante do que a Estação Espacial Internacional e longe demais para ser atendido por astronautas.

Nos últimos 12 anos, a equipe testou o telesca³pio e os instrumentos, sacudiu-os para simular o lana§amento do foguete e testou-os novamente. Tudo foi resfriado e testado sob as condições operacionais extremas de a³rbita. Nunca esquecerei quando minha equipe estava em Houston testando o NIRCam usando uma ca¢mara projetada para o rover lunar Apollo. Foi a primeira vez que minha ca¢mera detectou uma luz que ricocheteou no espelho do telesca³pio, e não podera­amos estar mais felizes - embora o furaca£o Harvey estivesse lutando contra nosdo lado de fora.

Apa³s o teste, vieram os ensaios. O telesca³pio serácontrolado remotamente por comandos enviados por um link de ra¡dio. Mas como o telesca³pio estara¡ tão longe - leva seis segundos para um sinal ir para um lado - não hácontrole em tempo real. Portanto, nos últimos três anos, minha equipe e eu temos ido ao Space Telescope Science Institute em Baltimore e executado missaµes de ensaio em um simulador que cobre tudo, desde o lana§amento atéas operações cienta­ficas de rotina. A equipe atépraticou lidar com problemas potenciais que os organizadores do teste nos lana§am e chamam de forma fofa de "anomalias".

A equipe Webb continuou a ensaiar e praticar atéa data de lana§amento, mas nosso trabalho estãolonge de terminar agora.

Precisamos esperar 35 dias após o lana§amento para que as pea§as esfriem antes de iniciar o alinhamento. Depois que o espelho se desdobra, o NIRCam tira sequaªncias de imagens de alta resolução dos segmentos individuais do espelho. A equipe do telesca³pio analisara¡ as imagens e instruira¡ os motores a ajustar os segmentos em passos medidos em bilionanãsimos de metro. Assim que os motores moverem os espelhos para a posição, confirmaremos se o alinhamento do telesca³pio estãoperfeito. Esta tarefa étão cra­tica que háduas ca³pias idaªnticas do NIRCam a bordo - se uma falhar, a outra pode assumir o trabalho de alinhamento.

Esse processo de alinhamento e verificação deve levar seis meses. Quando terminar, Webb comea§ara¡ a coletar dados. Apa³s 20 anos de trabalho, os astrônomos tera£o finalmente um telesca³pio capaz de perscrutar os confins mais distantes do universo.

Esta história foi atualizada com o lana§amento.