À medida que a luz viaja pelo espaço, ela é esticada pela expansão do universo.É por isso que muitos dos objetos mais distantes brilham no infravermelho, que tem um comprimento de onda maior que a luz visível.Não podemos ver esta luz antiga a olho nu, mas o Telescópio Espacial James Webb (JWST) foi projetado para capturá-la, revelando algumas das primeiras galáxias já formadas.
Máscara de abertura: perfuradametalA placa bloqueia parte da luz que entra no telescópio, permitindo-lhe imitar um interferômetro que combina dados de vários telescópios para obter uma resolução mais alta do que uma única lente.Este método traz mais detalhes em objetos muito brilhantes próximos, como duas estrelas próximas no céu.
Micro Gate Array: Uma grade de 248.000 pequenos portões pode ser aberta ou fechada para medir o espectro – a propagação da luz até seus comprimentos de onda constituintes – em 100 pontos em um quadro.
Espectrômetro: Uma grade ou prisma separa a luz incidente em um espectro para exibir a intensidade de comprimentos de onda individuais.
Câmeras: O JWST possui três câmeras – duas que capturam luz nos comprimentos de onda do infravermelho próximo e uma que captura luz nos comprimentos de onda do infravermelho médio.
Unidade de campo integral: A combinação de câmera e espectrômetro captura uma imagem junto com o espectro de cada pixel, mostrando como a luz muda no campo de visão.
Coronografias: O brilho de estrelas brilhantes pode bloquear a luz fraca dos planetas e dos discos de detritos que orbitam essas estrelas.Os coronógrafos são círculos opacos que bloqueiam a luz brilhante das estrelas e permitem a passagem de sinais mais fracos.
Sensor de orientação fina (FGS)/imager infravermelho próximo e espectrômetro sem fenda (NIRISS): O FGS é uma câmera apontadora que ajuda a apontar o telescópio na direção certa.Ele vem com NIRISS que possui uma câmera e um espectrômetro que pode capturar imagens e espectros de infravermelho próximo.
Espectrômetro de infravermelho próximo (NIRSpec): Este espectrômetro especializado pode adquirir simultaneamente 100 espectros por meio de uma série de microobturadores.Este é o primeiro instrumento espacial capaz de realizar análises espectrais de tantos objetos simultaneamente.
Câmera de infravermelho próximo (NIRCam): Único instrumento de infravermelho próximo com coronógrafo, o NIRCam será uma ferramenta fundamental para estudar exoplanetas cuja luz seria obscurecida pelo brilho de estrelas próximas.Ele capturará imagens e espectros de infravermelho próximo de alta resolução.
Instrumento de infravermelho médio (MIRI): Esta combinação de câmera/espectrógrafo é o único instrumento no JWST que pode ver luz infravermelha média emitida por objetos mais frios, como discos de detritos ao redor de estrelas e galáxias muito distantes.
Os cientistas tiveram que fazer ajustes para transformar os dados brutos do JWST em algo que o olho humano possa apreciar, mas as suas imagens são “reais”, disse Alyssa Pagan, engenheira de visão científica do Space Telescope Science Institute.“É realmente isso que veríamos se estivéssemos lá?A resposta é não, porque os nossos olhos não foram concebidos para ver no infravermelho e os telescópios são muito mais sensíveis à luz do que os nossos olhos.”O campo de visão expandido do telescópio permite-nos ver estes objetos cósmicos de forma mais realista do que os nossos olhos relativamente limitados.O JWST pode tirar fotos usando até 27 filtros que capturam diferentes faixas do espectro infravermelho.Os cientistas primeiro isolam a faixa dinâmica mais útil para uma determinada imagem e dimensionam os valores de brilho para revelar o máximo de detalhes possível.Eles então atribuíram a cada filtro infravermelho uma cor no espectro visível – os comprimentos de onda mais curtos tornaram-se azuis, enquanto os comprimentos de onda mais longos tornaram-se verdes e vermelhos.Junte-os e você terá as configurações normais de equilíbrio de branco, contraste e cores que qualquer fotógrafo provavelmente fará.
Embora as imagens coloridas sejam fascinantes, muitas descobertas interessantes estão sendo feitas, um comprimento de onda de cada vez.Aqui, o instrumento NIRSpec mostra várias características da Nebulosa da Tarântula através de váriosfiltros.Por exemplo, o hidrogênio atômico (azul) irradia comprimentos de onda da estrela central e das bolhas circundantes.Entre eles estão vestígios de hidrogênio molecular (verde) e hidrocarbonetos complexos (vermelho).As evidências sugerem que o aglomerado de estrelas no canto inferior direito da imagem está soprando poeira e gás em direção à estrela central.
Este artigo foi publicado originalmente na Scientific American 327, 6, 42-45 (dezembro de 2022) como “Behind the Pictures”.
Jen Christiansen é editora gráfica sênior da Scientific American.Siga Christiansen no Twitter @ChristiansenJen
é editor sênior de Espaço e Física da Scientific American.Ela possui bacharelado em astronomia e física pela Wesleyan University e mestrado em jornalismo científico pela Universidade da Califórnia, Santa Cruz.Siga Moskowitz no Twitter @ClaraMoskowitz.Foto cortesia de Nick Higgins.
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