Como funcionam os telescópios espaciais como o James Webb?

Telescópios espaciais como o James Webb Space Telescope (JWST) observam o Universo acima da atmosfera terrestre, captando principalmente radiação infravermelha. Ao operar no espaço, o telescópio evita grande parte da interferência causada pela atmosfera e consegue estudar objetos extremamente distantes e frios.

O mecanismo: captar luz com um espelho gigante

O James Webb utiliza um grande espelho primário segmentado, formado por 18 segmentos de berílio revestidos com uma fina camada de ouro.

O espelho possui aproximadamente 6,5 metros de diâmetro e coleta a radiação proveniente de estrelas, galáxias, nebulosas e outros objetos.

Essa radiação é refletida para espelhos secundários e direcionada aos instrumentos científicos.

Por que o James Webb observa principalmente no infravermelho?

A luz infravermelha é especialmente útil para estudar objetos muito distantes e regiões escondidas por poeira.

À medida que a luz de galáxias muito distantes viaja pelo Universo em expansão, seu comprimento de onda é desviado para o vermelho. Parte da radiação originalmente emitida em comprimentos de onda menores chega à Terra deslocada para o infravermelho.

Por isso, observar no infravermelho permite estudar algumas das primeiras galáxias formadas no Universo.

Por que ele precisa ser extremamente frio?

O próprio telescópio emite radiação infravermelha por estar quente.

Se seus componentes estivessem muito quentes, a radiação produzida pelo próprio observatório poderia interferir nas observações.

Por isso, o James Webb utiliza um enorme escudo solar de cinco camadas para bloquear a luz e o calor do Sol, da Terra e da Lua.

Isso mantém os instrumentos infravermelhos em temperaturas extremamente baixas.

Onde o James Webb está?

O telescópio opera próximo ao ponto de Lagrange L2 do sistema Sol-Terra, a aproximadamente 1,5 milhão de quilômetros da Terra.

Nessa região, o movimento orbital do telescópio permite manter uma geometria favorável em relação ao Sol e à Terra, facilitando o uso contínuo do escudo solar.

Como ele transforma luz em imagens?

Os instrumentos do James Webb utilizam detectores sensíveis à radiação infravermelha.

Eles registram a quantidade de radiação recebida em diferentes comprimentos de onda.

Os dados são posteriormente processados para produzir imagens e espectros científicos. As cores presentes nas imagens divulgadas ao público muitas vezes representam comprimentos de onda infravermelhos que os olhos humanos não conseguem enxergar.

O que ele consegue descobrir?

O James Webb pode estudar:

• primeiras galáxias e estrelas;
• formação de estrelas e sistemas planetários;
• atmosferas de exoplanetas;
• composição química de nebulosas;
• objetos muito frios e distantes;
• evolução das galáxias ao longo do tempo.

Ao analisar espectros, os cientistas conseguem identificar elementos e moléculas presentes em diferentes objetos.

Resumo

O James Webb funciona como um grande observatório infravermelho no espaço. Seu espelho de 6,5 metros coleta a radiação de objetos distantes, enquanto o escudo solar mantém o telescópio extremamente frio. Localizado próximo ao ponto L2, ele consegue observar regiões do Universo que seriam muito mais difíceis de estudar com um telescópio instalado na superfície terrestre.