Em dezembro de 1995, o Hubble fez o que quase pareceu um grande uso indevido do telescópio. Ele olhou para um pedaço de céu escolhido porque parecia vazio.
O campo está próximo do cabo da Ursa Maior, longe do disco brilhante da Via Láctea, longe de estrelas próximas, galáxias brilhantes e aglomerados conspícuos. Para os observadores terrestres, este não era o tipo de alvo que prometia um quadro dramático. Era um pedaço de céu escuro e feliz, escolhido precisamente porque parecia não haver quase nada ali.
Então o Hubble olhou para lá durante dez dias consecutivos.
O resultado foi o Hubble Deep Field, uma das imagens definidoras da astronomia moderna. O comunicado original da NASA dizia que a imagem foi montada a partir de 342 exposições separadas tiradas entre 18 e 28 de dezembro de 1995, com o Wide Field e a Planetary Camera 2 do Hubble.
Quando a estátua voltou, a escuridão não desapareceu. Estava lotado.
Havia milhares de pequenos objetos espalhados por todo aquele pequeno campo. Resumos posteriores normalmente mostram que a cena contém cerca de 3.000 objetos, quase todos eles galáxias. Não as estrelas da nossa Via Láctea, mas as galáxias, que têm os seus próprios milhares de milhões de estrelas, foram empilhadas num pedaço do céu ao longo da história cósmica que a NASA comparou à largura de uma moeda de dez centavos vista a 23 metros de distância.
Desse erro de escala vem o poder emocional da imagem. A intuição humana percebe um céu negro como vazio. O Campo Profundo do Hubble mostrou que o lado aparentemente vazio pode conter galáxia após galáxia, demasiado ténues para serem vistas por qualquer telescópio comum e muitas tão distantes que a sua luz começou a viajar quando o Universo era muito mais jovem.
O campo vazio foi o ponto
O Hubble Deep Field não foi um instantâneo de sorte. Foi um experimento deliberado liderado por Robert Williams, então diretor do Space Telescope Science Institute. Ele usou o tempo discricionário do diretor, um precioso bloco de tempo de observação, para apontar o Hubble para um campo desobstruído e coletar o máximo de luz possível.
Esta escolha foi controversa em espírito, embora pareça óbvia agora. O tempo do telescópio é muito curto. Os astrônomos geralmente lutam para observar alvos de objetos conhecidos: uma supernova, um aglomerado de galáxias, um planeta, uma nebulosa, um quasar. Não ver nada durante dias parecia arriscado. Se o campo realmente tivesse pouco a mostrar, o programa seria lembrado como um espaço em branco caro.
O jogo depende de um conceito diferente. Se o universo for amplamente uniforme em grandes escalas, então um cenário aleatório claro deverá ser representado. Olhe com bastante atenção em uma direção clara e o campo deverá ser uma amostra original do universo, transportando luz de diferentes idades ao longo do mesmo campo de visão.
O alvo foi cuidadosamente escolhido. O comunicado da NASA explicou que o campo próximo da Ursa Maior estava longe do plano da nossa galáxia, o que significa que estava relativamente livre de estrelas em primeiro plano e objetos próximos. As exposições de teste também ajudaram a descartar grandes aglomerados em primeiro plano que, de outra forma, complicariam a cena. O objetivo não era a beleza no início. Tinha uma aparência exterior limpa e profunda.
É por isso que o campo profundo do Hubble ainda parece tão intenso. Não se destinava a uma nebulosa famosa ou a uma galáxia brilhante. Era o objetivo da escuridão nas coisas.
Dez dias de luz
A força do Hubble neste experimento vem da paciência, como a óptica. Uma longa exposição permite que a luz fraca se acumule. O telescópio não tirou uma foto simples. Ele fez o campo passar por centenas de exposições por meio de vários filtros e, em seguida, os cientistas combinaram e processaram os dados em uma única visão profunda.
Isto é importante porque o universo distante é escuro. Muitas das galáxias no Campo Profundo do Hubble não são apenas distantes, mas também pequenas e irregulares, apresentando estágios iniciais de crescimento. Alguns ocupam apenas alguns pixels. Outros mostram formas distorcidas, sugestões de interações ou estruturas diferentes das espirais e elipses organizadas conhecidas no espaço próximo.
Um comunicado da NASA de 1996 afirma que o Hubble descobriu pelo menos 1.500 galáxias na visão inicial, enquanto contagens posteriores e resumos do campo frequentemente citam cerca de 3.000 objetos, incluindo muito poucas estrelas em primeiro plano. A determinação do número exato depende de limites e escolhas de catalogação, mas a conclusão não depende de contagens precisas. A mancha negra estava principalmente cheia de galáxias.
É fácil confundir essa distinção, mas é o cerne da história. Uma estrela é um objeto luminoso. Uma galáxia é um sistema de estrelas, gás, poeira, matéria escura e história. Deep Field não está dizendo: “Há mais estrelas do que o esperado”. Dizia que mesmo um pequeno pedaço de céu de aparência vazia continha cidades estelares inteiras a grandes distâncias.
Olhe para trás no tempo com um telescópio
A imagem também se tornou uma profundidade de tempo. A luz viaja a uma velocidade finita, portanto, olhar mais longe no espaço significa ver uma luz mais antiga. Uma galáxia próxima aparece como era há milhões de anos. Uma galáxia muito distante aparece como era há bilhões de anos. O Hubble Deep Field comprimiu essa ideia em um quadro.
Algumas galáxias na imagem estão relativamente mais próximas e mais maduras. Outros são tênues, pequenos e distantes, parecendo quando o universo era muito mais jovem. O comunicado da NASA enfatizou que o campo deu aos astrônomos uma maneira de estudar galáxias em vários estágios de evolução e comparar o universo primitivo com as estruturas mais ordenadas vistas mais perto dos dias atuais.
Antes do Hubble, os levantamentos profundos de galáxias eram limitados pela atmosfera e pela resolução dos telescópios terrestres. A órbita do Hubble acima da atmosfera proporcionou-lhe uma visão mais nítida e escura. A óptica reparada do telescópio, restaurada após a missão de manutenção de 1993, tornou possível a aposta no campo profundo de 1995.
O campo profundo não respondeu a todas as questões sobre a formação de galáxias. Isso aguça a questão. Como é que pequenas galáxias primárias irregulares se transformaram em grandes espirais e elípticas vistas de perto? Quão comuns eram as colisões e fusões no universo jovem? Quantas galáxias tênues estão abaixo do limite de detecção do longo olhar do Hubble?
Posteriormente, essas questões evoluíram para pesquisas aprofundadas. O Hubble seguiu o Deep Field South. O Hubble Ultra Deep Field vai ainda mais fundo. O Hubble Extreme Deep Field reuniu ainda mais dados. O Telescópio Espacial James Webb mais tarde estendeu o trabalho de campo profundo para a luz infravermelha, onde poderia observar galáxias cuja luz foi esticada pela expansão cósmica.
Lições no escuro
O Hubble Deep Field permaneceu poderoso porque não exigia fundações complexas. O telescópio olhou para um lugar que parecia vazio e viu que o vazio era uma falha de percepção.
Quantas pessoas entendem que a escala muda a imagem. Um pequeno pedaço de céu, menor do que um olho casual pode perceber com precisão, contém milhares de galáxias. Cada galáxia pode conter bilhões de estrelas. Pode haver alguns planetas ao redor dessas estrelas. Do outro lado do enquadramento, luz de diferentes épocas juntou-se no detector do Hubble, criando uma única imagem no tempo profundo.
Nesse sentido, o campo profundo não é apenas uma imagem de galáxias. É uma imagem de eufemismo. O universo não estava vazio onde pensávamos que estava vazio. Simplesmente não olhamos por tempo suficiente.
