Webb vs Hubble
Substituição de um telescópio antigo ou sucessor?
Webb é frequentemente chamado de substituto do Hubble, mas em
As realizações de Hubble levaram os cientistas à ideiause comprimentos de onda mais longos para "ir além" das observações. Objetos mais distantes têm um desvio alto para o vermelho. Assim, um telescópio infravermelho é necessário para observar esses objetos distantes (por exemplo, as primeiras galáxias a se formarem no universo).
Esta é outra razão pela qual Webb não ésubstituto para Hubble; suas capacidades não são idênticas. Webb vai olhar principalmente para o Universo em infravermelho, enquanto o Hubble estuda principalmente em comprimentos de onda ópticos e ultravioleta (embora tenha alguns recursos infravermelhos).
As observações infravermelhas permitem que você espie por trás da cortina de poeira e veja o que está por trás dela.
Por que Webb vê mais?
A luz se propaga em uma faixa de frequência ao longoespectro eletromagnético. Nossos olhos evoluíram para detectar uma faixa do espectro conhecida como “luz visível”, o que não é surpreendente, visto que nossa atmosfera bloqueia muitos outros comprimentos de onda. No entanto, existem muitas outras formas de luz que não podemos ver dentro e fora de nossa atmosfera.
NASA
A luz infravermelha tem um comprimento de onda longo epode passar por objetos no espaço que são bloqueados pela luz visível, como gás e poeira. É por isso que imagens tiradas com telescópios que detectam frequências infravermelhas podem destacar objetos fora dessas nuvens e parecer mais nítidas do que aquelas tiradas com outros telescópios.
Webb também tem um espelho muito maior que o Hubble. Esta grande área de captação de luz significa que Webb pode olhar mais para trás no tempo do que o Hubble.
Além disso, o Hubble está em órbita muito próxima ao redor da Terra e Webb estará a 1,5 milhão de km de distância no segundo ponto de Lagrange (L2).
Webb tirará fotos tão bonitas quanto o Hubble?
Sim. Além do fato de que, com o telescópio Webb, os cientistas poderão ver o que nunca viram antes, os pesquisadores terão a oportunidade de observar objetos já descobertos sob uma nova luz. Literalmente.
A beleza e qualidade da imagem astronômicadepende de duas coisas: nitidez e o número de pixels da câmera. Em ambos os casos, Webb é muito semelhante e em muitos aspectos melhor que o Hubble. Embora as imagens de Webb sejam infravermelhas, elas podem ser convertidas por um computador em uma imagem visível. Além disso, ele pode ver a luz visível laranja e vermelha. As imagens de Webb serão diferentes, mas tão bonitas quanto as de Hubble.
Compare tamanhos de telescópios
Webb terá um espelho primário com diâmetro de 6,5 m,isso proporciona uma área de coleta significativamente maior do que os espelhos disponíveis na atual geração de telescópios espaciais. O espelho do Hubble é bem menor – tem 2,4 m de diâmetro e sua área de coleta de informações é de 4,5 m². Para James Webb essa área é 6,25 vezes maior. Além disso, Webb terá um campo de visão significativamente maior do que a câmera NICMOS do Hubble. Webb poderá cobrir 15 vezes mais espaço.
Até onde o Webb pode ver? E o que Hubble não vê?
Devido ao tempo que a luz leva para viajar, quanto mais longe estamos do objeto, mais para trás no tempo olhamos.
Esta ilustração compara diferentes telescópios equão longe eles podem ver. Na verdade, o Hubble pode ver o equivalente a "galáxias bebês", enquanto o telescópio Webb pode ver "galáxias bebês". Uma das razões pelas quais Webb será capaz de ver as primeiras galáxias é porque ele é um telescópio infravermelho.
Quanto mais longe o objeto está, mais olhamos para trás.por causa do tempo que a luz leva para viajar. Quando olhamos para objetos através de um telescópio avançado, vemos esses objetos quase iguais a quando a luz os deixou pela primeira vez, 13,6 bilhões de anos atrás.
Graças à sua capacidade de ver o Universo emCom luz infravermelha de comprimento de onda mais longo, James Webb será capaz de ver algumas das galáxias mais distantes do nosso Universo, além da luz visível/ultravioleta do Hubble. Isto ocorre porque a luz de objetos distantes é esticada pela expansão do nosso Universo, um efeito conhecido como desvio para o vermelho. Assim, enquanto o Hubble foi capaz de observar galáxias “bebês”, James Webb começará a observar seu nascimento.
O universo (e, portanto, as galáxias nele)Expandindo. Quando falamos sobre os objetos mais distantes, Einstein realmente entra em jogo. A expansão do universo significa que o espaço entre os objetos realmente se estende, forçando os objetos (galáxias) a se afastarem uns dos outros. Além disso, qualquer luz neste espaço também se estenderá, mudando o comprimento de onda dessa luz para comprimentos de onda mais longos. Isso pode tornar os objetos distantes muito escuros (ou invisíveis) em comprimentos de onda de luz visíveis, porque essa luz já chega até nós como luz infravermelha. Telescópios infravermelhos como o Webb são ideais para observar essas galáxias primitivas.
Comparando a órbita de Webb e Hubble
O terreno está localizado em 150 milhões. km do Sol, e a Lua gira em torno da Terra a uma distância de cerca de 384.500 km. O Telescópio Espacial Hubble orbita a Terra a uma altitude de ~ 570 km acima dela. Na verdade, Webb não girará em torno da Terra - ele estará a uma distância de 1,5 milhão de km.
Webb orbitará o Sol a uma distância de 1,5 milhão de quilômetros (1 milhão de milhas) da Terra no chamado segundo ponto de Lagrange ou L2. (Observe que este gráfico não está em escala)
Como o Hubble está em órbita baixa da Terra,o ônibus espacial foi capaz de lançá-lo ao espaço. O Webb será lançado em um foguete Ariane 5 e, como não estará em órbita baixa da Terra, não foi projetado para ser atendido por um ônibus espacial.
O escudo solar de Webb bloqueará a luz do Sol, da Terra e da Lua. Isso ajudará Webb a ficar calmo e não “distraído” por médios, o que é muito importante para um telescópio infravermelho.
Quando a Terra gira em torno do Sol, Webb vai girar em torno dela - mas permanecerá estacionário no mesmo lugar em relação à Terra e ao Sol
Recursos Webb
Espelhos
O espelho principal Webb tem 18 segmentos,que trabalham juntos como um; todos eles podem ser personalizados. Seus segmentos têm massa de ~ 20 kg cada e altura de cerca de um metro. A camada de espelhos é tão fina que um fio de cabelo humano é mil vezes mais espesso! Cada segmento possui suas próprias características.
Por que uma forma hexagonal?
A forma hexagonal permite um formato quase redondoespelho segmentado com “alto ciclo de trabalho e seis simetria”. Um alto fator de preenchimento significa que os segmentos estão conectados sem lacunas. Se os segmentos fossem redondos, haveria lacunas entre eles. O bom da simetria é que 18 segmentos precisam apenas de 3 receitas óticas diferentes, 6 para cada (veja o diagrama correto acima). Finalmente, uma forma geral aproximadamente circular do espelho é desejável, pois ele focaliza a luz na área mais compacta dos detectores. Por exemplo, um espelho oval produz imagens alongadas em uma direção. O espelho quadrado enviava muita luz da área central.
É assim que a luz entrará no telescópio Webb.
Sensibilidade, resolução e comprimento de onda do telescópio Webb
Webb é tão sensível que consegue detectar a assinatura de calor de uma abelha à distância da Lua e ver características do tamanho de uma moeda de um centavo dos EUA a uma distância de cerca de 40 km.
Webb verá o universo em uma luz invisível paraolho humano. Embora pareça ser principalmente luz infravermelha, ela também pode ver a luz visível vermelha e dourada. (A faixa de comprimento de onda de Webb é de 0,6 a 28,5 mícrons).
Implantando Webb. Como isso acontece?
A equipe do Webb Telescope também decidiu construirum espelho em segmentos em uma estrutura que se dobra para caber no foguete. O espelho abrirá após o lançamento: cada um dos 18 segmentos de espelho em forma hexagonal tem um diâmetro de 1,32 m. O espelho secundário de Webb tem um diâmetro de 0,74 m.
https://www.youtube.com/watch?v=bTxLAGchWnA&feature=youtu.be
O que o telescópio Webb estudará?
As primeiras estrelas e galáxias
Com uma sensibilidade sem precedentes à luz infravermelha, irá retroceder mais de 13,5 mil milhões de anos no tempo para ver as primeiras galáxias nascidas após o Big Bang.
Como as galáxias se reúnem
Webb ajudará os astrônomos a comparar as galáxias mais tênues e antigas com as grandes espirais e elípticas modernas, ajudando-nos a entender como as galáxias se formam ao longo de bilhões de anos.
Nascimento de estrelas e sistemas planetários
Webb será capaz de ver através de enormes nuvens de poeira, opacas aos observatórios de luz visível como o Hubble, onde as estrelas e sistemas planetários nascem.
Exoplanetas
Webb vai nos contar mais sobre as atmosferasplanetas extra-solares e talvez até encontrem os blocos de construção da vida em outras partes do universo. Além de outros sistemas planetários, Webb também estudará objetos em nosso próprio sistema solar.
A primeira tarefa de Webb: ele irá explorar Júpiter, seus anéis e duas luas intrigantes
Equipe diversificada de mais de 40Os pesquisadores, liderados pelo astrônomo Inke de Pater, da Universidade da Califórnia, Berkeley e Thierry Fouche do Observatório de Paris, desenvolveram um ambicioso programa de observação que conduzirá algumas das primeiras observações científicas de Webb no sistema solar. Eles vão estudar Júpiter, seu sistema de anéis e suas duas luas: Ganimedes e Io.
Será uma experiência muito difícilcientistas enfatizam. Júpiter é tão brilhante e os instrumentos de Webb são tão sensíveis que observar o planeta brilhante, seus anéis e luas mais fracos, será um grande teste para a tecnologia inovadora de Webb.
Júpiter e suas tempestades
Além de calibrar instrumentos Webb parao brilho de Júpiter, os astrônomos também precisam levar em conta a rotação do planeta, porque Júpiter completa um dia em apenas 10 horas. Várias imagens devem ser costuradas em um mosaico para capturar completamente uma área específica - por exemplo, a famosa tempestade conhecida como Grande Mancha Vermelha - uma tarefa que se torna mais complicada quando o próprio objeto está se movendo. Embora muitos telescópios tenham estudado Júpiter e suas tempestades, o grande espelho e os instrumentos poderosos de Webb fornecerão novos insights.
Ciclones de tempestade cercam o Pólo N de Júpiter, capturados em infravermelho pela espaçonave Juno da NASA.
Créditos: NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM
Webb também explorará a atmosfera da região polar,onde a nave espacial Juno da NASA descobriu grupos de ciclones. Os dados espectroscópicos de Webb fornecerão muito mais detalhes do que era possível com observações anteriores, medições de vento, partículas de nuvem, composição do gás e temperatura.
Anéis de Júpiter
Todos os quatro gigantes gasosos dos planetas solaressistemas têm anéis, com Saturno sendo o mais proeminente. O sistema de anéis de Júpiter consiste em três partes: um anel principal plano; um halo dentro do anel principal na forma de uma lente convexa dupla; e um anel fino externo ao anel principal. O sistema de anéis de Júpiter é extremamente fraco porque as partículas que os constituem são tão pequenas e raras que não refletem muita luz. Perto do brilho do planeta, eles quase desaparecem, desafiando os astrônomos.
A nave espacial Galileo da NASA capturou uma imagem do sistema de anéis de Júpiter, incluindo um fino anel externo difuso.
Créditos: NASA / JPL / Cornell University
Lua de Júpiter - Ganimedes
Vários recursos do Ganimedes de gelo fazemé emocionante para os astrônomos. Além de ser a maior lua do sistema solar e ainda maior que o planeta Mercúrio, é a única lua conhecida a ter seu próprio campo magnético. A equipe está explorando as partes mais externas da atmosfera de Ganimedes, sua exosfera, para entender melhor a interação da Lua com as partículas do campo magnético de Júpiter.
Também há evidências de que Ganimedespode haver um oceano líquido salgado abaixo de sua espessa superfície de gelo, que Webb irá explorar com estudos espectroscópicos detalhados de sais de superfície e outros compostos. A experiência do grupo com a superfície de Ganimedes poderia ser útil no estudo adicional de outros satélites do sistema solar gelado, presumivelmente com oceanos abaixo da superfície, incluindo a lua de Saturno Enceladus e a lua de Júpiter, Europa.
Lua de Júpiter - Io
Ao contrário de Ganimedes, outro satélite, a equipeirá explorar Io, o mundo mais vulcanicamente ativo do sistema solar. A superfície dinâmica é coberta por centenas de vulcões enormes que ofuscarão os da Terra, bem como lagos de lava derretida e planícies aluviais de lava solidificada. Astrônomos planejam usar Webb para aprender mais sobre os efeitos dos vulcões de Io em sua atmosfera.
Outro mistério que Webb considerará em Io,- é a existência de "vulcões ocultos" que emitem jatos de gás sem a poeira reflexiva que pode ser detectada por espaçonaves como as missões Voyager e Galileo da NASA e, portanto, ainda passam despercebidos. A alta resolução espacial de Webb destacará vulcões individuais que anteriormente teriam se parecido com um grande ponto de acesso, permitindo aos astrônomos coletar dados detalhados sobre a geologia de Io.
A espaçonave Galileo da NASA pega Io no meio de uma erupção vulcânica.
Créditos: NASA / JPL / DLR
Webb também fornecerá dados sem precedentes sobretemperatura dos hotspots de Io e determinar se eles estão mais próximos do vulcanismo na Terra hoje ou se têm uma temperatura muito mais alta, semelhante ao ambiente na Terra nos primeiros anos após sua formação. Observações anteriores da missão Galileo e observatórios em terra sugeriram essas altas temperaturas; Webb continuará pesquisando e fornecendo novas evidências que podem resolver o problema.
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