Como o telescópio James Webb tirou a foto mais profunda do universo?

Na última segunda-feira (11), espectadores de todo o mundo ficaram fascinados com a publicação da primeira foto colorida tirada pelo telescópio James Webb. A imagem do aglomerado de galáxias SMACS 0723, conhecida como o Primeiro Campo Profundo de Webb, marca a história da exploração espacial com detalhes nunca antes observados via infravermelho, resultando no material capturado mais profundo e nítido do universo distante até hoje.

Segundo a NASA, a luz capturada pelo Webb viajou por mais de 13 bilhões de anos — ou a maior parte da idade do universo —, em um feito possível graças à tecnologia Near-Infrared Camera (NIRCam), instrumento capaz de gerar imagens de comprimento de onda de 0,6 a 5 mícrons e funcional como um sensor de onda para manter espelhos de 18 seções funcionando em autonomia. Dessa forma, o aparelho trouxe galáxias distantes para um foco nítido, revelando "estruturas minúsculas e fracas que nunca foram vistas anteriormente".

Aglomerado de galáxias SMACS 0723. (Fonte: NASA/Reprodução)

O detentor do recorde anterior e responsável por capturar o vislumbre mais profundo e mais antigo do espaço é o Telescópio Espacial Hubble. Sua série de campos de imagem mostrou como galáxias de estrelas brilhantes já estavam reunidas em um jovem universo, centenas de milhões de anos após o Big Bang. Porém, o James Webb foi capaz de ir além e foi projetado para alcançar pontos mais distantes pós-expansão, detectando luz fora do alcance visível e produzindo imagens de objetos mais fracos.

Especialista na detecção de comprimentos de onda infravermelhos e espectroscopia, o Webb pode penetrar nas nuvens de poeira que obscurecem as estrelas recém-nascidas e consegue atravessar o cosmos mais do que qualquer outra tecnologia existente. Ele possui 6,6 m de largura de diâmetro do espelho primário — contra os 2,4 m do Hubble — e detecta objetos até 100 vezes mais fracos que seu "concorrente", escaneando o universo e vislumbrando galáxias que nasceram apenas 200 milhões de anos após o Big Bang.

Como o James Webb captura fotos tão detalhadas?

De acordo com Jonathan McDowell, astrofísico do Centro de Astrofísica e do Centro de Raios-X Chandra, o telescópio apresenta desafios para obter dados invisíveis a olho nu e criar uma imagem cientificamente útil. Para isso, cinco etapas são requeridas e exigem um amplo suporte não apenas do aparelho, mas de outros membros do estudo engajados.

De início, o telescópio é direcionado para um ponto de interesse a partir de pesquisas preliminares sobre localização. As análises levam em consideração a órbita de um objeto, a velocidade de deslocamento, a posição atual e dados gerais sobre suas coordenadas. Em seguida, o aparelho deve ser calibrado para evitar imprecisões.

“Às vezes, passamos metade do nosso tempo tirando fotos de coisas que já conhecemos”, diz McDowell. “Vamos tirar fotos para verificar a sensibilidade da câmera, certificar-nos de que a geometria da câmera está correta, ou tirar uma foto do aglomerado de estrelas onde você sabe a que distância as estrelas estão e que lhe diz a escala da sua foto."

Telescópio James Webb. (Fonte: NASA/Reprodução)

Com o telescópio adequadamente apontado na direção certa, a luz entra pelo diafragma do equipamento, em um recurso de abertura semelhante aos das câmeras digitais convencionais. Porém, em vez de usar mecanismos do popular acessório, aparelhos como o Hubble se baseiam em um dispositivo de carga acoplada (CCD) para filtrar uma faixa de comprimento de onda ou uma cor específica.

Por fim, a imagem é processada e ganha uma atribuição de cores capazes de serem identificadas pelo olho humano. Essa edição possibilita que a foto adquira um contexto e possa fornecer informações suficientes para a coleta de dados posterior. “Todas essas informações contextuais devem ser aplicadas para fornecer uma imagem cientificamente útil em vez de qualquer imagem”, conclui McDowell. “Não é apenas uma foto bonita. É uma foto bonita da qual você pode medir números.”

Mais imagens divulgadas pela NASA

Como prometido pela NASA, um novo conjunto de imagens capturadas pelo James Webb foi divulgado nesta quarta-feira (12). As fotos contemplam o espectro do exoplaneta WASP-96b, com evidências de neblina e nuvens — assinatura clara de água —, e a nebulosa planetária do Anel Sul, com a presença de conchas expelidas de poeira e gás de estrelas envelhecidas que podem um dia se tornar um novo planeta.

Além disso, o conjunto compacto de galáxias Stephan's Quintet,  localizado na constelação de Pegasus, teve mais detalhes revelados, ao lado dos "Cosmic Cliffs" na nebulosa Carina. Confira as imagens abaixo:

Espectro do exoplaneta WASP-96b. (Fonte: NASA/Reprodução)

Nebulosa planetária do Anel Sul. (Fonte: NASA/Reprodução)

Stephan's Quintet. (Fonte: NASA/Reprodução)

"Cosmic Cliffs" na nebulosa Carina. (Fonte: NASA/Reprodução)

“Este é um momento singular e histórico”, disse Thomas Zurbuchen, administrador associado da Diretoria de Missões Científicas da NASA. “Foram necessárias décadas de empenho e perseverança para nos trazer até aqui, e estou imensamente orgulhoso da equipe Webb. Essas primeiras imagens nos mostram o quanto podemos realizar quando nos unimos em torno de um objetivo comum, para resolver os mistérios cósmicos que nos conectam a todos. É um vislumbre impressionante dos insights que ainda estão por vir.”