BALTIMORE — Até agora tem sido um colírio para os olhos: a vastidão negra do espaço repleta de bolhas de luz enigmáticas e insondavelmente distantes. Retratos fantasmagóricos de Netuno, Júpiter e outros vizinhos que pensávamos já conhecer. Nebulosas e galáxias tornadas visíveis pelos penetrantes olhos infravermelhos do Telescópio Espacial James Webb.
O telescópio, batizado em homenagem a James Webb, o administrador da NASA durante os preparativos para os pousos lunares da Apollo, é um projeto conjunto da NASA, da Agência Espacial Européia e da Agência Espacial Canadense. Foi lançado no Natal há um ano – depois de duas décadas repletas de problemas e US$ 10 bilhões – em uma missão para observar o universo em comprimentos de onda que nenhum olho humano pode ver. Com um espelho primário de 21 pés de largura, o Webb é sete vezes mais poderoso que seu antecessor, o Telescópio Espacial Hubble. Dependendo de como você faz a contabilidade, uma hora de observação no telescópio pode custar à NASA US$ 19.000 ou mais.
Mas nem a NASA nem os astrônomos pagaram todo esse dinheiro e capital político apenas por fotos bonitas – não que alguém esteja reclamando.
“As primeiras imagens foram apenas o começo”, disse Nancy Levenson, diretora temporária do Space Telescope Science Institute, que administra o Webb e o Hubble. “É preciso mais para transformá-los em ciência real.”
Um futuro brilhante (infravermelho)
Durante três dias em dezembro, cerca de 200 astrônomos lotaram o auditório do instituto para ouvir e discutir os primeiros resultados do telescópio. Cerca de 300 pessoas adicionais assistiram online, de acordo com os organizadores. O evento serviu como uma celebração tardia do lançamento e inauguração bem-sucedidos do Webb e uma prévia de seu futuro brilhante.
Um a um, os astrônomos marcharam para o pódio e, falando rapidamente para obedecer ao limite de 12 minutos, dispararam por um cosmos de descobertas. Galáxias que, mesmo em sua relativa juventude, já haviam gerado buracos negros supermassivos. Estudos atmosféricos de alguns dos sete exoplanetas rochosos orbitando Trappist 1, uma estrela anã vermelha que pode abrigar planetas habitáveis. (Os dados sugerem que pelo menos dois dos exoplanetas não possuem as volumosas atmosferas de hidrogênio primordial que sufocariam a vida como a conhecemos, mas eles podem ter atmosferas reduzidas de moléculas mais densas, como água ou dióxido de carbono.)
“Estamos no negócio”, declarou Bjorn Benneke, da Universidade de Montreal, ao apresentar dados de um dos exoplanetas.
Megan Reiter, da Rice University, levou seus colegas a um “mergulho profundo” nos Penhascos Cósmicos, um viveiro nublado de formação de estrelas na constelação de Carina, que era um doce favorito do céu. Ela está rastreando como jatos de novas estrelas, ondas de choque e radiação ionizante de estrelas próximas mais massivas que nasceram fervendo estão constantemente remodelando a geografia cósmica e provocando a formação de novas estrelas.
“Isso pode ser um modelo para o que nosso próprio sol passou quando foi formado”, disse Reiter em uma entrevista.
Entre as apresentações, nos bastidores e nos corredores, astrônomos experientes que estavam presentes em 1989, quando a ideia do telescópio Webb foi abordada pela primeira vez, parabenizaram uns aos outros e trocaram histórias de guerra sobre o desenvolvimento do telescópio. Eles engasgaram audivelmente quando os jovens mostraram dados que superaram suas próprias conquistas com o Hubble.
Jane Rigby, a cientista do projeto de operações do telescópio, relembrou seu tumulto emocional um ano atrás, quando o telescópio finalmente se aproximava de seu lançamento. O instrumento foi projetado para se desdobrar no espaço – um processo intrincado com 344 “falhas de ponto único” em potencial – e o Dr. Rigby só podia contá-las, repetidamente.
“Eu estava na fase de negação”, disse ela em Baltimore. Mas o lançamento e a implantação foram perfeitos. Agora, ela disse: “Estou vivendo o sonho”.
Garth Illingworth, um astrônomo da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, que em 1989 presidiu uma importante reunião no Space Telescope Science Institute que acabou levando ao Webb, disse simplesmente: “Estou simplesmente maravilhado”.
Em uma recepção após o primeiro dia da reunião, John Mather, do Goddard Space Flight Center da NASA e cientista sênior do projeto de Webb desde o início, ergueu um copo para as 20.000 pessoas que construíram o telescópio, os 600 astrônomos que o testaram no espaço e a nova geração de cientistas que o usaria.
“Alguns de vocês nem eram nascidos quando começamos a planejar isso”, disse ele. “Têm-no!”
Uma máquina de retrocesso
Até agora, o telescópio, repleto de câmeras, espectroscópios e outros instrumentos, está superando as expectativas. (Seu poder de resolução é duas vezes maior do que o anunciado.) O lançamento impecável do telescópio, relatou o Dr. Rigby, deixou-o com combustível de manobra suficiente para mantê-lo funcionando por 26 anos ou mais.
“São números felizes”, disse ela, enquanto ela e seus colegas debatiam as estatísticas de desempenho de seus instrumentos. Dr. Rigby advertiu que os instrumentos do telescópio ainda estavam sendo calibrados, então os números ainda podem mudar. Prepare-se para recalcular seus resultados com o apertar de um botão, ela disse a um grupo de astrônomos no saguão: “Caso contrário, você odiará sua vida”.
Talvez a maior surpresa do telescópio Webb até agora envolva eventos nos primeiros milênios do universo. As galáxias parecem estar se formando, gerando e alimentando estrelas mais rapidamente do que os modelos cosmológicos testados em batalha estimavam.
“Como as galáxias envelheceram tão rápido?” perguntou Adam Riess, ganhador do Prêmio Nobel de Física e cosmólogo da Universidade Johns Hopkins, que apareceu para passar o dia.
Explorar essa província – “primavera cósmica”, como um astrônomo a chamou – é o objetivo de várias colaborações internacionais com siglas rápidas como JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science), GLASS (Grism Lens-Amplified Survey From Space) e PEARLS (Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science).
A visão infravermelha de Webb é fundamental para esses esforços. À medida que o universo se expande, as galáxias e outros objetos celestes distantes estão se afastando da Terra tão rápido que sua luz foi esticada e deslocada para comprimentos de onda infravermelhos invisíveis. Além de um certo ponto, as galáxias mais distantes estão se afastando tão rapidamente, e sua luz é tão esticada em comprimento de onda que elas são invisíveis até mesmo para o telescópio Hubble.
O telescópio Webb foi projetado para expor e explorar essas regiões, que representam o universo com apenas um bilhão de anos, quando as primeiras galáxias começaram a florescer com estrelas.
“Leva tempo para a matéria esfriar e ficar densa o suficiente para inflamar as estrelas”, observou Emma Curtis-Lake, da Universidade de Hertfordshire e membro da equipe JADES. A taxa de formação de estrelas atingiu o pico quando o universo tinha quatro bilhões de anos, ela acrescentou, e vem caindo desde então. O cosmos tem agora 13,8 bilhões de anos.
Os astrônomos medem distâncias cósmicas com um parâmetro chamado redshift, que indica o quanto a luz de um objeto distante foi esticada. Apenas alguns meses atrás, um desvio para o vermelho de 8, que corresponde a uma época em que o universo tinha cerca de 646 milhões de anos, foi considerado um desvio para o vermelho alto. Graças ao Dr. Curtis-Lake e seus colegas, o redshift recorde é agora 13,2, correspondendo a quando o universo tinha apenas 325 milhões de anos.
A Dra. Curtis-Lake e sua equipe apontaram o telescópio para um pedaço do céu chamado GOODS South, procurando por galáxias que o Hubble não conseguiu detectar. Com certeza, havia quatro deles, espectros na névoa quente da criação. Medições subsequentes confirmaram que eles estavam de fato no passado.
“Não queríamos dizer que acreditávamos – publicamente”, disse Brant Robertson, membro do JADES da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz.
O recorde não deve durar muito. A colaboração CEERS relatou uma galáxia candidata que poderia ter um desvio para o vermelho de 16de quando o universo tinha apenas 250 milhões de anos.
Os especialistas já estão discutindo se essas galáxias excessivamente ansiosas revelam algo fundamental e negligenciado nas teorias atuais do início do universo. Talvez algum campo ou efeito aumentasse a gravidade naquela época e acelerasse o crescimento de galáxias e buracos negros. Ou talvez as discrepâncias apenas reflitam incertezas científicas sobre os detalhes confusos – a “gastrofísica” – da formação estelar.
Nos últimos 20 anos, os astrônomos aprimoraram um “modelo padrão” sólido de um universo composto de energia escura, matéria escura e um pouco de matéria atômica. É muito cedo para quebrar esse modelo, disse o Dr. Curtis-Lake em uma entrevista; Webb tem talvez três décadas de observação pela frente. “Estamos nos estágios iniciais”, disse ela.
A palestra de encerramento coube ao Dr. Mather. Ele resumiu a história do telescópio e elogiou Barbara Mikulski, ex-senadora de Maryland, que apoiou o projeto em 2011, quando corria o risco de ser cancelado. Ele também previu o próximo grande ato da NASA: um telescópio espacial de 12 metros chamado Habitable Worlds Observatory, que procuraria planetas e os estudaria.
“Tudo o que fizemos acabou valendo a pena”, disse ele. “Então, estamos aqui: esta é uma festa de comemoração, dando uma espiada no que está acontecendo aqui. Não é a última coisa que vamos fazer.”
