TELESCÓPIO WEBB VAI CONTINUAR O LEGADO DO SPITZER 31 de janeiro de 2020
O Telescópio Espacial Spitzer da NASA, na altura conhecido como SIRTF (Space Infrared Telescope Facility), foi lançado a partir de Cabo Canaveral no dia 25 de agosto de 2003.
Crédito: NASA
Quando uma janela para o Universo se fecha, outra abre-se com uma vista ainda melhor. Alguns dos mesmos planetas, estrelas e galáxias que vimos através da primeira janela vão aparecer com detalhes ainda mais nítidos na que será aberta em breve.
O Telescópio Espacial Spitzer da NASA concluiu a sua missão no dia 30 de janeiro de 2020, após mais de 16 extraordinários anos de exploração. O telescópio fez muitas descobertas para lá da imaginação dos seus construtores, como planetas fora do nosso Sistema Solar, chamados exoplanetas, e galáxias que se formaram perto do início do Universo. Muitas das descobertas do Spitzer serão estudadas com mais precisão com o futuro Telescópio Espacial James Webb, com lançamento previsto para 2021.
"Temos muitas perguntas novas a fazer sobre o Universo graças ao Spitzer," disse Michael Werner, cientista do projeto Spitzer no JPL da NASA em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia. "É muito gratificante saber que está quase a chegar um conjunto tão poderoso de recursos para acompanhar o que conseguimos começar com o Spitzer."
Tanto o Webb como o Spitzer são especializados na luz infravermelha, que é invisível aos olhos humanos. Mas com o seu espelho gigante de berílio revestido a ouro e a nove novas tecnologias, o Webb é cerca de 1000 vezes mais poderoso. Este próximo telescópio poderá empurrar as descobertas científicas do Spitzer a novas fronteiras, desde a identificação de substâncias químicas nas atmosferas de exoplanetas até à localização de algumas das primeiras galáxias formadas pouco depois do Big Bang.
Além das suas descobertas, o Spitzer também desbravou caminho para o Webb em termos de como operar um telescópio deste tipo. A fim de medir a radiação infravermelha com alta sensibilidade, um telescópio tem que estar muito frio. O Spitzer mostrou aos engenheiros como um observatório infravermelho se comporta na vastidão do espaço e a que temperaturas os planeadores da missão devem esperar lidar com o Webb.
"É difícil ter um telescópio enorme no espaço. Mas ter um telescópio enorme e frio é muito mais complicado," disse Amber Straughn, vice-cientista do projeto JWST (James Webb Space Telescope) para Comunicações de Ciência. "O Spitzer ajudou-nos a aprender como melhor operar um telescópio muito frio no espaço."
Com mais de 8700 artigos científicos publicados tendo por base as descobertas do Spitzer, o telescópio tem sido um trunfo tremendo para os astrónomos nas mais variadas disciplinas. Muitos destes resultados tentadores estão prontos para serem revisitados com um telescópio mais poderoso, e o Webb prepara-se para os examinar no início da sua missão. Aqui fica uma lista dos feitos do Spitzer nos quais o Webb vai basear-se.
Exoplanetas
Uma das descobertas mais impressionantes do Spitzer foi que existem não apenas três, mas sete planetas rochosos do tamanho da Terra em órbita de uma estrela pequena e fraca chamada TRAPPIST-1. TRAPPIST-1 é um dos sistemas planetários mais estudados, além do nosso, mas há muito mais a aprender sobre ele.
O quarto planeta da estrela, TRAPPIST-1e, é especialmente interessante porque possui densidade e gravidade superficial muito semelhante à da Terra e recebe radiação estelar suficiente para ter temperaturas amigáveis o suficiente para a água líquida. O Webb vai observar este planeta para entender melhor se possui uma atmosfera e, a haver, qual a sua composição química.
A presença de moléculas como o dióxido de carbono, dominante em Marte e em Vénus, teria implicações para a capacidade de um planeta em ter água líquida e outras condições habitáveis. O Webb também será capaz de detetar água atmosférica. Além disso, o Webb procurará calor proveniente de TRAPPIST-1b, o planeta mais próximo da sua estrela.
"A diversidade de atmosferas em torno de mundos terrestres está provavelmente além das nossas imaginações mais selvagens," disse Nikole Lewis, professora assistente de astronomia na Universidade Cornell em Ithaca, Nova Iorque, EUA. "Obter qualquer informação sobre o ar nestes planetas será muito útil."
WASP-18b é outro planeta intrigante que o Spitzer examinou e que o Webb investigará mais em observações no início da missão. Este gigante gasoso, com 10 vezes a massa de Júpiter, está localizado extremamente perto da sua estrela, completando uma órbita a cada 23 horas. Devido à sua alta temperatura (265º Celsius) e grande tamanho, é conhecido como um "Júpiter quente". Usando dados do Spitzer e do Hubble, os astrónomos descobriram em 2017 que este planeta possui muito monóxido de carbono na sua atmosfera superior e pouco vapor de água. Este planeta é particularmente interessante porque está tão perto da sua estrela que corre o risco de ser completamente destruído e poderá não sobreviver outro milhão de anos. Os astrónomos estão interessados em usar o Webb para observar os processos que ocorrem na atmosfera deste planeta, o que fornecerá informações sobre os Júpiteres quentes em geral.
O Spitzer também forneceu relatórios meteorológicos sem precedentes para exoplanetas. Em 2007, fez o primeiro mapa da superfície de um exoplaneta, o Júpiter quente HD 189733b, mostrando as suas variações de temperatura e topo de nuvens. Mais recentemente, em 2016, o 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 do Spitzer deram aos cientistas muito que pensar, enquanto procuram novas investigações com o Webb.
Outros objetos exóticos
O Spitzer também fez progressos na identificação e caracterização de anãs castanhas. Uma anã castanha é maior que um planeta, mas menos massiva que uma estrela e, embora as estrelas produzam a sua própria energia através da fusão do hidrogénio, as anãs castanhas não. O Spitzer foi capaz de olhar para as nuvens nas atmosferas das anãs castanhas e observar como se movem e mudam de forma com o tempo. O Webb vai examinar as propriedades das nuvens das anãs castanhas e aprofundar a física destes objetos misteriosos.
A luz infravermelha também foi revolucionária na observação de discos de gás e poeira em órbita de estrelas, e tanto o Spitzer como o Webb são sensíveis ao brilho infravermelho deste material. Os discos estudados pelo Spitzer contêm as matérias-primas para a formação planetária e podem representar o estado do nosso Sistema Solar antes do nascimento da Terra e dos seus vizinhos. O Spitzer viu partículas ao redor de estrelas jovens a transformarem-se nas sementes de pequenos corpos planetários, e que alguns discos têm materiais parecidos aos vistos em cometas no nosso Sistema Solar. O Webb pode observar os mesmos discos e descobrir ainda mais sobre o processo de formação planetária.
Muitas galáxias
À medida que a luz viaja de objetos distantes até à Terra, o seu comprimento de onda torna-se mais longo porque o Universo está a expandir-se e esses objetos estão a afastar-se 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 de frequência, um fenómeno chamado "desvio para o vermelho". Isto significa que as estrelas que emitem luz visível no Universo primitivo aparecerão no infravermelho quando a sua luz chegar à Terra. Isto faz da luz infravermelha uma ferramenta especialmente poderosa para explorar o passado do Universo.
Atualmente, é impossível localizar centenas de milhares de milhões de galáxias, mas o Spitzer fez grandes catálogos de galáxias que representam diferentes "fatias" do Universo, contendo algumas das galáxias mais distantes que conhecemos. As grandes áreas de levantamento do Spitzer e do Telescópio Espacial Hubble permitiram aos astrónomos procurar mais eficazmente objetos que podem ser estudados em mais detalhe com o Webb.
Por exemplo, o Spitzer, juntamente com o Hubble, obteve 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 de hoje.
"O Spitzer investigou milhares de galáxias, mapeou a Via Láctea e realizou outros feitos inovadores, observando grandes áreas do céu," disse Sean Carey, gerente do Centro Espacial Spitzer no Caltech/IPAC em Pasadena, Califórnia, EUA. "O Webb não terá essa capacidade, mas vai revisitar alguns dos alvos mais interessantes das pesquisas do Spitzer para revelá-los com uma clareza incrível."
Além disso, a maior sensibilidade do Webb permitirá que o telescópio procure galáxias ainda mais antigas. E ainda existem questões sobre estas galáxias distantes: será que têm muitas estrelas, ou relativamente poucas? Será que são ricas em gás, ou pobres? Será que existem buracos negros no seu centro, e como é que esses buracos negros interagem com as estrelas? E os cientistas ponderam há décadas sobre um problema parecido ao "da galinha e do ovo": o que veio primeiro, o buraco negro ou a galáxia circundante?
"Poderemos ver algumas das primeiras galáxias do Universo," disse Straughn.
Mais perto de casa, o Spitzer também estudou muitos exemplos de um tipo misterioso de galáxia chamado galáxia infravermelha luminosa, ou LIRG (sigla inglesa para "luminous infrared galaxy"). Estas galáxias produzem dezenas a centenas de vezes mais energia por segundo do que uma típica galáxia, e a maior parte dessa energia assume a forma de luz infravermelha distante. Os cientistas usaram o Spitzer para estudar LIRGs e para aprender sobre a formação estelar e sobre o crescimento de buracos negros durante períodos de rápida evolução, quando galáxias colidem e se fundem. Tais colisões foram ainda mais comuns há 6-10 mil milhões de anos atrás e influenciaram a evolução do Universo como o conhecemos.
"O Webb vai retirar inspiração do Spitzer e examinar uma variedade de LIRGs próximas e distantes para aprender mais sobre o papel das fusões galácticas, dos surtos de formação estelar e do crescimento dos buracos negros supermassivos na evolução galáctica ao longo do tempo cósmico," disse Lee Armus do Caltech, que irá liderar um programa de observação LIRG para o Webb.
Para o infravermelho desconhecido
Durante mais de 16 anos, o Spitzer mapeou muitas das questões mais prementes da astronomia infravermelha. Agora cabe ao Webb revisitá-las com uma visão mais nítida, através da maior janela para o cosmos.
Esta impressão de artista mostra o possível aspeto do sistema planetário de TRAPPIST-1, com base em dados disponíveis sobre os diâmetros, massas e distâncias dos planetas. O Telescópio Espacial Spitzer confirmou a presença de dois planetas do tamanho da Terra no sistema antes de descobrir outros cinco.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
Este é o primeiro mapa da superfície de um exoplaneta, ou planeta para lá do nosso Sistema Solar. O mapa, que mostra variações de temperatura no topo das nuvens de um gigante gasoso chamado HD 189733b, foi feito a partir de dados infravermelhos obtidos pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica
O Spitzer e o Hubble descobriram a galáxia mais distante conhecida, GN-z11.
Crédito: NASA/ESA/G. Bacon (STScI)
