Caros Leitores;
O Telescópio Espacial Spitzer da NASA,
então conhecido como Instalação do Telescópio Infravermelho Espacial, é lançado
na Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral, na Flórida, na segunda-feira, 25
de agosto de 2003.
Créditos: NASA
Quando uma janela para o universo se fecha, outra se abre com uma visão ainda melhor. Alguns dos mesmos planetas, estrelas e galáxias que vimos pela primeira janela aparecerão com detalhes ainda mais nítidos no que será aberto em breve.
O Telescópio Espacial Spitzer da NASA conclui sua missão em 30 de janeiro de 2020, após mais de 16 anos extraordinários de exploração. O telescópio fez muitas descobertas além da imaginação de seus projetistas, como planetas fora do nosso sistema solar, chamados exoplanetas e galáxias que se formaram perto do início do universo. Muitas das descobertas de Spitzer serão estudadas com mais precisão com o próximo Telescópio Espacial James Webb , que deve ser lançado em 2021.
"Temos muitas perguntas novas a fazer sobre o universo por causa do Spitzer", disse Michael Werner, cientista do projeto Spitzer baseado no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia. "É muito gratificante saber que existe um conjunto tão poderoso de recursos para acompanhar o que conseguimos iniciar com o Spitzer".
Webb e Spitzer são especializados em luz infravermelha, invisível aos olhos humanos. Mas com seu espelho de berílio gigante revestido a ouro e nove novas tecnologias, o Webb é cerca de 1.000 vezes mais poderoso. O próximo telescópio poderá levar as descobertas científicas de Spitzer para novas fronteiras, desde a identificação de produtos químicos em atmosferas de exoplanetas até a localização de algumas das primeiras galáxias a se formarem após o Big Bang.
Além de suas descobertas, o Spitzer também é um descobridor da Webb em termos de como operar um telescópio desse tipo. Para medir a luz infravermelha com alta sensibilidade, um telescópio deve estar muito frio. Spitzer mostrou aos engenheiros como um observatório infravermelho se comporta na vastidão do espaço e com que temperatura os planejadores de missão devem esperar lidar com Webb.
"Ter um enorme telescópio no espaço é difícil. Mas ter um enorme telescópio frio é muito mais difícil", disse Amber Straughn, vice-cientista de projetos da James Webb Space Telescope Science Communications. "Spitzer nos ajudou a aprender a operar melhor um telescópio muito frio no espaço".
Com mais de 8.700 artigos científicos publicados com base nas descobertas de Spitzer, o telescópio tem sido um tremendo trunfo para os astrônomos em várias disciplinas. Muitos desses resultados tentadores estão prontos para revisitar com um telescópio mais poderoso, e Webb está pronto para começar a examiná-los no início de sua missão. Aqui está uma amostra das realizações de Spitzer nas quais Webb se baseará.
Exoplanetas
Uma das descobertas mais impressionantes de Spitzer foi que não existem apenas três, mas sete planetas rochosos do tamanho da Terra que orbitam uma pequena estrela fraca chamada TRAPPIST-1 . O TRAPPIST-1 é um dos sistemas planetários mais estudados, além do nosso, mas há muito mais a aprender sobre ele
O conceito deste artista mostra como
pode ser o sistema planetário TRAPPIST-1, com base nos dados disponíveis sobre
os diâmetros, massas e distâncias dos planetas da estrela hospedeira. O
Telescópio Espacial Spitzer confirmou a presença de dois planetas do tamanho da
Terra no sistema antes de descobrir outros cinco.
Créditos: NASA / JPL-Caltech
O quarto planeta da estrela, TRAPPIST-1e, é especialmente interessante porque possui densidade e gravidade superficial muito semelhantes às da Terra e recebe radiação estelar suficiente para ter temperaturas amigáveis o suficiente para a água líquida. Webb observará este planeta para entender melhor se o planeta possui uma atmosfera e, se houver, qual é sua química.
A presença de moléculas como o dióxido de carbono, dominante em Marte e Vênus, teria implicações se um planeta poderia ter água líquida e outras condições habitáveis. Webb também será capaz de detectar água atmosférica. Além disso, Webb procurará calor proveniente do TRAPPIST-1b, o planeta mais próximo de sua estrela.
"A diversidade de atmosferas em torno dos mundos terrestres provavelmente está além de nossas imaginações mais selvagens", disse Nikole Lewis, professor assistente de astronomia da Universidade Cornell em Ithaca, Nova York. "Obter qualquer informação sobre o ar nesses planetas será muito útil".
O WASP-18b é outro planeta intrigante que Spitzer examinou e que Webb investigará mais em observações no início da missão. Este gigante gasoso, com 10 vezes a massa de Júpiter, está localizado extremamente perto de sua estrela, completando uma órbita a cada 23 horas. Por causa de sua alta temperatura (2.650 graus Celsius) - e tamanho grande, é conhecido como "Júpiter quente". Usando dados de Spitzer e Hubble, os astrônomos descobriram em 2017 que este planeta possui muito monóxido de carbono em sua atmosfera superior e pouco vapor d'água. Este planeta é particularmente interessante porque está tão perto de sua estrela que corre o risco de ser completamente destruído e pode não sobreviver a outro milhão de anos. Os astrônomos estão interessados em usar Webb para analisar os processos que estão acontecendo na atmosfera deste planeta, que fornecerão informações sobre os quentes Júpiteres em geral.
Este é o primeiro mapa da superfície de
um exoplaneta, ou de um planeta além do nosso sistema solar. O mapa, que
mostra variações de temperatura nos topos nublados de um gigante de gás chamado
HD 189733b, é feito a partir de dados de infravermelho obtidos pelo Telescópio
Espacial Spitzer da NASA.
Créditos: NASA / JPL-Caltech /
Harvard-Smithsonian CfA
O Spitzer também forneceu relatórios meteorológicos sem precedentes para exoplanetas. Em 2007, ele fez o primeiro mapa da superfície de um exoplaneta , o quente Jupiter HD 189733b, mostrando suas variações de temperatura e topos de nuvens. Mais recentemente, em 2016, Spitzer destacou os padrões climáticos de 55 Cancri e , um mundo possivelmente coberto de lava com mais do dobro do tamanho da Terra. Mas os mapas de Spitzer deram aos cientistas muito em que pensar, enquanto procuram novas investigações com Webb.
Outros objetos exóticos
Spitzer também fez progressos na identificação e caracterização de anãs marrons. Uma anã marrom é maior que um planeta, mas menos massiva que uma estrela, e enquanto as estrelas geram sua própria energia ao fundir hidrogênio, as anãs marrons não. Spitzer conseguiu observar as nuvens em atmosferas de anãs marrons e observar como elas se movem e mudam de forma com o tempo. Webb também examinará as propriedades das nuvens anãs marrons e se aprofundará na física desses objetos misteriosos.
A luz infravermelha também foi revolucionária ao observar discos de estrelas que orbitam gás e poeira, e Spitzer e Webb são sensíveis ao brilho infravermelho deste material. Os discos estudados por Spitzer contêm as matérias-primas para a criação de planetas e podem representar o estado do nosso sistema solar antes da formação da Terra e seus vizinhos. Spitzer viu partículas ao redor de estrelas jovens começando a se transformar em sementes de pequenos corpos planetários, e que alguns discos têm materiais semelhantes aos vistos em cometas em nosso sistema solar. Webb pode olhar para os mesmos discos e descobrir ainda mais sobre o processo de formação planetária.
Grande quantidade de galáxias
À medida que a luz viaja de objetos distantes para a Terra, seu comprimento de onda se torna mais longo porque o universo está se expandindo e esses objetos estão se afastando de nós. Assim como o som de uma sirene parece diminuir de tom quando uma ambulância se afasta, a luz de galáxias distantes também diminui a frequência, um fenômeno chamado "desvio para o vermelho". Isso significa que estrelas que emitem luz visível no universo primitivo aparecerão no infravermelho quando sua luz chegar à Terra. Isso faz da luz infravermelha uma ferramenta especialmente poderosa para explorar o passado antigo do universo.
Atualmente, é impossível localizar centenas de bilhões de galáxias, mas Spitzer criou grandes catálogos de galáxias que representam diferentes fatias do universo, contendo algumas das galáxias mais distantes que conhecemos. As grandes áreas de pesquisa do Spitzer e do Telescópio Espacial Hubble permitiram aos astrônomos procurar eficientemente objetos que poderiam ser estudados com mais detalhes com Webb.
Créditos: NASA / ESA / G. Bacon
(STScI)
Por exemplo, Spitzer, juntamente com o Hubble, tirou uma imagem de uma galáxia chamada GN-z11 , que detém o recorde de galáxia mais distante medida até agora. É uma relíquia de quando o universo tinha apenas 400 milhões de anos, apenas 3% da sua idade atual e menos de 10% do seu tamanho hoje.
"Spitzer pesquisou milhares de galáxias, mapeou a Via Láctea e realizou outros feitos inovadores, observando grandes áreas do céu", disse Sean Carey, gerente do Spitzer Science Center em Caltech / IPAC em Pasadena, Califórnia. "O Webb não terá esse recurso, mas revisitará alguns dos alvos mais interessantes das pesquisas do Spitzer para revelá-los com uma clareza incrível."
Além disso, a maior sensibilidade de Webb permitirá que o telescópio procure galáxias que datam ainda mais cedo no universo. E ainda existem muitas perguntas sobre essas galáxias distantes: existem muitas estrelas se formando nelas ou relativamente poucas? Eles são ricos em gás ou pobres? Existem buracos negros no centro deles, e como esses buracos negros interagem com as estrelas? E, os cientistas ponderam há décadas sobre um problema de galinha e ovo: o que ocorreu primeiro: o buraco negro ou a galáxia circundante?
"Poderemos ver algumas das primeiras galáxias a se formar no universo que nunca vimos antes", disse Straughn.
Mais perto de casa, Spitzer também estudou muitos exemplos de um tipo misterioso de galáxia chamado galáxia infravermelha luminosa, ou LIRG. Essas galáxias estão gerando dezenas a centenas de vezes mais energia por segundo do que uma galáxia típica, e a maior parte dessa energia assume a forma de luz infravermelha distante. Os cientistas usaram Spitzer para estudar LIRGs e aprender sobre a formação de estrelas e o crescimento de buracos negros durante períodos de rápida evolução quando galáxias colidem e se fundem. Tais colisões foram ainda mais comuns entre 6 bilhões e 10 bilhões de anos atrás e influenciaram a evolução do universo como a conhecemos.
"Webb se inspirará em Spitzer e examinará uma variedade de LIRGs próximos e distantes para aprender mais sobre o papel das fusões galácticas, explosões de formação de estrelas e o crescimento de buracos negros supermassivos na evolução galáctica ao longo do tempo cósmico", disse Lee Armus, da Caltech. , que liderará um programa de observação LIRG para Webb.
No desconhecido infravermelho
Por mais de 16 anos, Spitzer mapeou muitas das questões mais prementes da astronomia infravermelha. Agora cabe a Webb revisitá-los com uma visão mais nítida, através da maior janela até o cosmos.
Laboratório de Propulsão a Jato Calla Cofield , Pasadena, Califórnia626-808-2469calla.e.cofield@jpl.nasa.gov
Elizabeth Landau
Sede da NASA, Washington818-359-3241elandau@jpl.nasa.gov
Editor: Tony Greicius
Fonte: NASA / 23-01-2020
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Hélio
R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de
conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro
da Society for Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos
da NASA (National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space
Agency).
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações
de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy
System) administrado pela NASA. A partir de
2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como
astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail:
heliocabral@coseno.com.br
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