A pesquisa COSMOS-Webb mapeará 0,6 graus quadrados do céu - cerca da área de três Luas cheias - usando o instrumento Near Infrared Camera (NIRCam) do Telescópio Espacial James Webb, ao mesmo tempo que mapeia 0,2 graus quadrados menores com o instrumento Mid Infrared ( MIRI). As bordas denteadas do contorno do campo de Hubble são devidas às imagens separadas que compõem o campo de pesquisa.
Créditos: Jeyhan Kartaltepe (RIT); Caitlin Casey (UT Austin); e Anton Koekemoer (STScI) Crédito de design gráfico: Alyssa Pagan (STScI)
Quando o telescópio espacial James Webb da NASA iniciar as operações científicas em 2022, uma de suas primeiras tarefas será um programa ambicioso para mapear as estruturas mais antigas do Universo. Chamado COSMOS-Webb, este amplo e profundo levantamento de meio milhão de galáxias é o maior projeto que Webb empreenderá durante seu primeiro ano.
Com mais de 200 horas de observação, o COSMOS-Webb fará o levantamento de um grande pedaço do céu - 0,6 graus quadrados - com a câmera infravermelha próxima ( NIRCam ). Esse é o tamanho de três Luas cheias. Ele irá mapear simultaneamente uma área menor com o instrumento infravermelho médio ( MIRI ).
É um grande pedaço de céu, o que é bastante exclusivo para o programa COSMOS-Webb. A maioria dos programas Webb está perfurando muito profundamente, como pesquisas de feixe de lápis que estudam pequenos trechos do céu", explicou Caitlin Casey, professora assistente na Universidade do Texas em Austin e co-líder do programa COSMOS-Webb".
Porque nós somos nós. está cobrindo uma área tão grande, podemos olhar para estruturas em grande escala no início da formação da galáxia. Também procuraremos por algumas das galáxias mais raras que existiram no início, bem como mapearemos a distribuição de matéria escura em grande escala das galáxias até os primeiros tempos".
(A matéria escura não absorve, reflete ou emite luz, portanto não pode ser vista diretamente. Sabemos que a matéria escura existe devido ao efeito que tem sobre os objetos que podemos observar.)
O COSMOS-Webb estudará meio milhão de galáxias com imagens de infravermelho próximo de alta resolução e multibanda, e 32.000 galáxias no infravermelho médio sem precedentes . Com sua rápida divulgação pública dos dados, esta pesquisa será um conjunto de dados legado primário da Webb para cientistas de todo o mundo que estudam galáxias além da Via Láctea.
Com base nas conquistas de Hubble
A pesquisa COSMOS começou em 2002 como um programa do Hubble para criar imagens de um pedaço de céu muito maior, com cerca de 10 luas cheias. A partir daí, a colaboração cresceu para incluir a maioria dos maiores telescópios do mundo na Terra e no espaço. Agora, o COSMOS é uma pesquisa de vários comprimentos de onda que cobre todo o espectro do raio-X ao rádio.
Este mar de galáxias é o campo COSMOS original completo da Câmera Avançada para Pesquisas (ACS) do Telescópio Espacial Hubble. O mosaico completo é uma composição de 575 imagens ACS separadas, onde cada imagem ACS tem cerca de um décimo do diâmetro da Lua cheia. As bordas recortadas do contorno são devido às imagens separadas que compõem o campo de levantamento.
Créditos: Anton Koekemoer (STScI) e Nick Scoville (Caltech)
Devido à sua localização no céu, o campo COSMOS é acessível a observatórios em todo o mundo. Localizada no equador celestial , ela pode ser estudada nos hemisférios norte e sul, resultando em um rico e diversificado tesouro de dados.
"O COSMOS se tornou a pesquisa que muitos cientistas extragaláticos fazem para realizar suas análises porque os produtos de dados estão amplamente disponíveis e porque cobre uma área tão ampla do céu", disse Jeyhan Kartaltepe do Rochester Institute of Technology, professor assistente de física e co-líder do programa COSMOS-Webb. "COSMOS-Webb é a próxima edição disso, em que estamos usando Webb para estender nossa cobertura na parte do infravermelho próximo e médio do espectro e, portanto, ampliando nosso horizonte, a distância que podemos ver".
O ambicioso programa COSMOS-Webb se baseará em descobertas anteriores para fazer avanços em três áreas específicas de estudo, incluindo: revolucionar nossa compreensão da Era da Reionização; procurando por galáxias precoces totalmente evoluídas; e aprender como a matéria escura evoluiu com o conteúdo estelar das galáxias.
Meta 1: Revolucionando nossa compreensão da era da reionização
Logo após o Big Bang, o Universo estava completamente escuro. As estrelas e galáxias, que banham o cosmos de luz, ainda não haviam se formado. Em vez disso, o Universo consistia em uma sopa primordial de átomos de hidrogênio e hélio neutros e matéria escura invisível. Isso é chamado de idade das trevas cósmicas.
Após várias centenas de milhões de anos, as primeiras estrelas e galáxias surgiram e forneceram energia para reionizar o Universo primitivo. Essa energia destruiu os átomos de hidrogênio que enchiam o Universo, dando-lhes uma carga elétrica e encerrando a idade das trevas cósmica. Esta nova era em que o Universo foi inundado de luz é chamada de Era da Reionização .
O primeiro objetivo do COSMOS-Webb concentra-se nesta época de reionização, que ocorreu de 400.000 a 1 bilhão de anos após o Big Bang. A reionização provavelmente aconteceu em pequenos bolsos, não de uma vez. O COSMOS-Webb procurará por bolhas mostrando onde os primeiros bolsões do Universo primitivo foram reionizados. A equipe tem como objetivo mapear a escala dessas bolhas de reionização.
"O Hubble fez um ótimo trabalho em encontrar um punhado dessas galáxias até os tempos antigos, mas precisamos de milhares de galáxias para entender o processo de reionização", explicou Casey.
Os cientistas nem mesmo sabem que tipo de galáxias deu início à Era da Reionização, se são sistemas muito massivos ou de massa relativamente baixa. O COSMOS-Webb terá a capacidade única de encontrar galáxias raras e muito massivas e ver como é sua distribuição em estruturas de grande escala. Então, as galáxias responsáveis pela reionização vivem no equivalente a uma metrópole cósmica ou estão distribuídas de maneira uniforme no espaço? Apenas uma pesquisa do tamanho do COSMOS-Webb pode ajudar os cientistas a responder a isso.
Meta 2: Procurando galáxias precoces e totalmente evoluídas
O COSMOS-Webb pesquisará galáxias muito precoces e totalmente evoluídas que interromperam o nascimento de estrelas nos primeiros 2 bilhões de anos após o Big Bang. Hubble encontrou um punhado dessas galáxias, que desafiam os modelos existentes sobre como o Universo se formou. Os cientistas lutam para explicar como essas galáxias podem ter estrelas velhas e não estar formando nenhuma estrela nova tão cedo na história do Universo.
Com uma grande pesquisa como o COSMOS-Webb, a equipe encontrará muitas dessas galáxias raras. Eles planejam estudos detalhados dessas galáxias para entender como elas podem ter evoluído tão rapidamente e desligado a formação de estrelas tão cedo.
Meta 3: aprender como a matéria escura evoluiu com o conteúdo estelar do Galaxies
O COSMOS-Webb dará aos cientistas uma visão sobre como a matéria escura das galáxias evoluiu com o conteúdo estelar das galáxias ao longo da vida do Universo.
As galáxias são feitas de dois tipos de matéria: matéria luminosa normal que vemos nas estrelas e outros objetos, e matéria escura invisível, que geralmente é mais massiva do que a galáxia e pode envolvê-la em um halo estendido. Esses dois tipos de matéria estão interligados na formação e evolução da galáxia. No entanto, atualmente não há muito conhecimento sobre como a massa de matéria escura nos halos das galáxias se formou e como essa matéria escura impacta a formação das galáxias.
O COSMOS-Webb lançará luz sobre esse processo, permitindo aos cientistas medir diretamente esses halos de matéria escura por meio de "lentes fracas". A gravidade de qualquer tipo de massa - seja escura ou luminosa - pode servir como uma lente para "dobrar" a luz que vemos de galáxias mais distantes. Lentes fracas distorcem a forma aparente das galáxias de fundo, então, quando um halo está localizado na frente de outras galáxias, os cientistas podem medir diretamente a massa da matéria escura do halo.
"Pela primeira vez, seremos capazes de medir a relação entre a massa da matéria escura e a massa luminosa das galáxias desde os primeiros 2 bilhões de anos do tempo cósmico", disse o membro da equipe Anton Koekemoer, astrônomo pesquisador do Espaço Telescope Science Institute em Baltimore, que ajudou a projetar a estratégia de observação do programa e é responsável pela construção de todas as imagens do programa. "Essa é uma época crucial para tentarmos entender como a massa das galáxias foi estabelecida pela primeira vez, e como isso é impulsionado pelos halos de matéria escura. E isso pode então alimentar indiretamente nossa compreensão da formação de galáxias".
Mais de 13 bilhões de anos atrás, durante a Era da Reionização, o Universo era um lugar muito diferente. O gás entre as galáxias era em grande parte opaco à luz energética, tornando difícil observar galáxias jovens. O que permitiu que o Universo se tornasse completamente ionizado, ou transparente, eventualmente levando às condições “claras” detectadas em grande parte do Universo hoje? O Telescópio Espacial James Webb examinará profundamente o espaço para reunir mais informações sobre objetos que existiram durante a Era da Reionização para nos ajudar a compreender esta importante transição na história do Universo.
Créditos: NASA, ESA, Joyce Kang (STScI)
Compartilhando dados rapidamente com a comunidade
O COSMOS-Webb é um programa de Tesouraria, que por definição é projetado para criar conjuntos de dados de valor científico duradouro. Os programas de tesouraria se esforçam para resolver vários problemas científicos com um único conjunto de dados coerente. Os dados obtidos no âmbito de um Programa de Tesouraria geralmente não têm período de acesso exclusivo, permitindo a análise imediata por outros pesquisadores.
"Como um Programa de Tesouraria, você se compromete a liberar rapidamente seus dados e seus produtos de dados para a comunidade", explicou Kartaltepe. "Vamos produzir este recurso comunitário e torná-lo disponível publicamente para que o resto da comunidade possa usá-lo em suas análises científicas".
Koekemoer acrescentou: "Um Programa do Tesouro se compromete a disponibilizar publicamente todos esses produtos científicos para que qualquer pessoa na comunidade, mesmo em instituições muito pequenas, possa ter o mesmo acesso igual aos produtos de dados e então apenas fazer a ciência".
COSMOS-Webb é um programa Cycle 1 General Observers . Os programas de Observadores Gerais foram selecionados competitivamente usando um sistema de revisão anônimo duplo, o mesmo sistema que é usado para alocar tempo no Hubble.
O Telescópio Espacial James Webb será o principal observatório de ciências espaciais do mundo quando for lançado em 2021. Webb resolverá mistérios em nosso Sistema Solar, olhará além para mundos distantes ao redor de outras estrelas e investigará as misteriosas estruturas e origens de nosso Universo e nosso lugar iniciar. Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, ESA (Agência Espacial Europeia) e Agência Espacial Canadense.
Para obter mais informações sobre Webb, visite www.nasa.gov/webb
Ann Jenkins / Christine Pulliam
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland
jenkins@stsci.edu / cpulliam@stsci.edu
Fonte: NASA / Editor: Lynn Jenner / 18-08-2021
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/mapping-the-universes-earliest-structures-with-cosmos-webb/
Obrigado
pela sua visita e volte sempre!
HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e
Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os
conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration),
ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
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
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
Page: http://livroseducacionais.blogspot.com.br
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