Webb e Hubble: o que cada telescópio enxerga e por que o infravermelho muda a história do Universo

Sempre que o telescópio espacial James Webb aparece nas notícias, a pergunta que quase todo mundo faz é: "mas o Hubble já não fazia isso?". Faz sentido, porque as duas máquinas produzem imagens espetaculares do céu. A diferença está menos na beleza das fotos e mais no tipo de luz que cada uma capta. Entender isso explica por que o Webb consegue encontrar galáxias extremamente antigas e por que as notícias sobre ele estão sempre mudando o que se pensava sobre o início do Universo.

Dois telescópios, duas "janelas" de luz

O Hubble foi lançado em 1990 e orbita a Terra a algumas centenas de quilômetros de altitude. Seu espelho principal tem cerca de 2,4 metros de diâmetro, e ele observa sobretudo a luz visível e o ultravioleta, além de parte do infravermelho próximo. O Webb foi lançado em dezembro de 2021, tem um espelho de 6,5 metros e foi projetado para observar o infravermelho, a luz que nossos olhos não percebem, mas que sentimos como calor.

Pense em duas pessoas olhando a mesma paisagem, uma com óculos comuns e outra com uma câmera térmica. As duas veem a mesma cena, mas cada uma percebe coisas que a outra não percebe. Com os telescópios acontece algo parecido: o Hubble e o Webb não competem, eles se complementam.

Por que o infravermelho é tão importante

Há três razões principais para olhar o céu em infravermelho.

• Ver mais longe no tempo. O Universo está em expansão, e a luz de objetos muito distantes é "esticada" no caminho, um efeito chamado desvio para o vermelho. A luz que saiu de uma galáxia jovem como ultravioleta ou visível chega até nós como infravermelho. Para ver as primeiras galáxias, é preciso um telescópio sensível a essa faixa.
• Atravessar a poeira. Nuvens de gás e poeira bloqueiam boa parte da luz visível, escondendo regiões onde nascem estrelas. O infravermelho passa por elas com muito mais facilidade, revelando berçários estelares e o centro de galáxias.
• Estudar outros mundos. Quando um planeta passa na frente da sua estrela, uma fração da luz atravessa a atmosfera dele. Analisando quais comprimentos de onda foram absorvidos, os cientistas descobrem quais moléculas estão presentes. Muitas dessas assinaturas, como as da água e do dióxido de carbono, aparecem no infravermelho.

Olhar longe é olhar o passado

A luz demora para viajar. Quando observamos uma galáxia a bilhões de anos-luz, vemos a imagem de bilhões de anos atrás. Por isso, telescópios potentes funcionam como máquinas do tempo: quanto mais longe e mais fraco o objeto, mais antiga a imagem. Foi assim que o Webb passou a encontrar galáxias do Universo muito jovem que parecem brilhantes e maduras demais para a época, uma surpresa que mantém os astrônomos ocupados. É o tema da matéria sobre estrelas massivas em galáxias antigas, em que pesquisadores propõem uma explicação possível para essas galáxias tão luminosas.

Por que tem de estar no espaço

A atmosfera da Terra absorve grande parte do infravermelho, e o próprio calor do ambiente, do telescópio e até do observador atrapalha a medição. Por isso, os telescópios infravermelhos mais sensíveis ficam no espaço. O Webb vai além: ele fica a cerca de 1,5 milhão de quilômetros da Terra, num ponto de equilíbrio gravitacional conhecido como L2, do lado oposto ao Sol. Lá, um escudo solar com cinco camadas, do tamanho aproximado de uma quadra de tênis, mantém os instrumentos na sombra e a temperaturas muito abaixo de zero, que podem passar de 200 graus negativos. Se o telescópio ficasse quente, o próprio brilho dele em infravermelho encobriria os sinais fracos que ele procura.

O espelho que se abre como origami

O espelho do Webb é grande demais para caber inteiro num foguete. A solução foi construí-lo com 18 segmentos hexagonais, feitos de berílio e cobertos por uma fina camada de ouro, material que reflete muito bem o infravermelho. O conjunto foi dobrado para o lançamento e se abriu sozinho no espaço, numa sequência de manobras que era uma das maiores preocupações da missão. Funcionou, e é por isso que as imagens são tão nítidas.

O que cada um faz melhor

• Hubble: imagens em luz visível e ultravioleta com grande nitidez; décadas de observações que permitem comparar o mesmo objeto ao longo do tempo.
• Webb: observações em infravermelho, galáxias muito distantes e antigas, regiões escondidas pela poeira e atmosferas de exoplanetas.

Muitas descobertas hoje combinam os dois: o Hubble mostra a parte visível de um objeto, o Webb mostra o que está por trás. É por isso que a comparação "quem é melhor" perde o sentido.

Como ler as manchetes sobre o Webb

Com tanta atenção em cima do telescópio, é comum ver títulos como "Webb desmonta a teoria do Big Bang". Costuma ser exagero. O que as observações do Webb têm feito é pressionar modelos específicos, por exemplo sobre a rapidez com que as primeiras galáxias se formam, e levar os astrônomos a refinar esses modelos. Duas dicas ajudam a calibrar:

• Procure o que exatamente foi observado: uma galáxia, algumas dezenas ou um levantamento amplo?
• Veja se os autores falam em "tensão" com um modelo ou em "falha" do modelo. A diferença é grande.

No fim das contas, o Webb funciona como um sinal de que nossa imagem do Universo primitivo ainda está em construção. Isso não é um defeito da ciência. É exatamente o que se espera de um instrumento novo que olha onde ninguém olhou antes.