A data de 24 de dezembro de 2021 promete ser um marco e inaugurar uma nova era de observações espaciais. Isso porque a agência espacial americana (NASA) através de um joint venture com as agências espaciais europeia e canadense, vai lançar o novo telescópio JWST (James Webb Space Telescope), o sucessor do famoso telescópio Hubble, em operação desde 1990. O JWST custou aproximadamente 10 bilhões de dólares e foi construído com o intuito de complementar as observações fornecidas pelo Hubble. Ao longo de toda a bem-sucedida história das observações espaciais, merecem destaque ainda os telescópios antecessores Spizer, Kepler, K2 e IRAS.
Em outubro de 2021, o telescópio JWST foi transportado dos EUA até a Guiana Francesa e agora, depois de vários adiamentos, está aguardando até 24/12 quando será lançado através do veículo espacial Ariane-5 até uma distância de aproximadamente 1,5 milhões de km da Terra! Uma curiosidade sobre esse telescópio, é que o nome JWST foi escolhido para homenagear o ex diretor da NASA, James Edwin Webb (1906-1992), que conduziu as diretrizes políticas dessa agência entre 1961 e 1969. J. Webb aceitou a indicação política do então presidente John F Kennedy para ser o diretor da NASA e realizou uma administração marcante na NASA ao cumprir a meta estabelecida pelo presidente de aterrizar o homem na lua antes do final da década de 1960. A famosa era Apollo compreendeu justamente esta conquista, dentre muitas outras.
Os objetivos científicos do JWST envolvem investigações mais aprofundadas sobre o universo primitivo, sobre a matéria escura e energia escura, além da medição das distâncias dos primeiros raios luminosos emitidos após o big-bang, do estudo da formação e evolução das estrelas e galáxias, incluindo-se o nosso sistema solar e de outras observações sobre sistemas solares potencialmente habitáveis.
Planejado para ser o grande sucessor dos telescópios espaciais de nova geração, o JWST é maior que o Hubble e consegue enxergar bem mais longe. Ele foi projetado para observar na faixa de comprimentos de onda da luz laranja ao infravermelho médio, enquanto que o Hubble observa o universo em diferentes comprimentos de onda, que compreendem desde a luz visível, raios gama, raios-X e uma faixa limitada do infravermelho. Algumas características técnicas do JWST, como resolução espacial, espectral e temporal aumentaram se comparadas aos telescópios anteriores. Ele tem 6,5 metros de diâmetro e possui um espelho principal constituído por um conjunto de 18 células independentes fabricadas em Berílio, totalizando 25 metros quadrados para registrar os raios luminosos.
Outro aspecto que diferencia o JWST de todos os outros telescópios é a sua localização. Ele vai ficar “estacionado” a 1,5 milhões de km da Terra em uma posição conhecida como L2. O que seria essa posição L2? A explicação sobre esse conceito merece todo um interlúdio histórico e matemático…
No século XVIII, o matemático Joseph Louis Lagrange encontrou a solução para o famoso problema de três corpos. Nesse problema são estudadas as órbitas de três corpos sujeitos apenas as suas próprias atrações gravitacionais. Existem cinco soluções para uma configuração onde os três corpos orbitariam um ao outro, permanecendo na mesma posição relativa. Essas soluções são os cinco pontos de Lagrange (L1, L2, L3, L4 e L5). Nesses pontos, as forças gravitacionais exercidas pelas duas grandes massas são balanceadas pela força centrípeta de um objeto de massa desprezível que se move com as duas grandes massas.
No caso específico ao qual nos referimos, o ponto de Lagrange L2 é uma das posições de equilíbrio, onde os campos gravitacionais do Sol e da Terra, proporcionam um equilíbrio ao terceiro corpo de massa desprezível, que é o JWST. Assim, o JWST sofrerá influência das forças gravitacionais combinadas do Sol e da Terra e acompanhará a Terra, descrevendo uma órbita quase circular em torno do Sol. O ponto L2 fica fora da órbita da Terra, de modo que os três corpos Sol, Terra e JWST ficarão alinhados nessa ordem respectiva. Os motivos para tal localização se devem principalmente pela temperatura operacional do JWST que deve ser aproximadamente -223,15ºC, e pelo fato de que nessa configuração L2, o JWST ficar quase “estacionado”, o se traduz numa economia de combustível para mantê-lo nesse ponto. Estima-se que levará cerca de 30 dias para o JWST atingir o início de sua órbita em L2. E, ao contrário do telescópio Hubble, não estão previstas manutenções no JWST em função da longa distância, complexidade e custos. Que venham grandes e surpreendentes descobertas atribuídas a esse novo telescópio!!!!
Elaine Fortes é professora adjunta na Universidade Federal do Pampa desde 2016. É formada pela Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP), mestre e doutora em Física pelo Instituto de Física Teórica -IFT-Unesp. Atua na área de Física de partículas e Astrofisica.
Edit* Depois que essa reportagem foi publicada, o lançamento do JWST foi adiado novamente para 25/12/21