A maioria de nós primeiro aprende a pensar em um telescópio como uma lente de aumento, aproximando o que está distante para que uma mancha se transforme em um planeta. Isso funciona bem para a Lua. Ele quebra quando você aponta um espelho grande o suficiente para a borda do universo observável. Nessa escala, o instrumento não é realmente uma lupa. Está mais próximo de uma máquina do tempo e, quanto mais longe olha, mais fundo chega no passado.
Isso não é um floreio poético. Isso resulta de um fato simples: a luz se move rápido, mas não infinitamente rápido. Então tudo que você vê já é notícia velha.
Como a distância se transforma em atraso
A luz leva tempo para cruzar o espaço. A luz do sol que você sente agora deixou o Sol por volta de oito minutos atrás. Empurre isso para a escala das galáxias e os atrasos serão surpreendentes, até “a que distância está?” e “há quanto tempo estamos vendo isso?” tornam-se questões estreitamente interligadas.
A NASA coloca isso claramente: “Como a luz leva tempo para viajar pelo espaço (a uma velocidade consistente de 186.000 milhas ou 300.000 quilômetros por segundo), há um atraso entre o momento em que vemos algo e o momento em que realmente aconteceu.”
Assim, quando um espelho capta luz que viaja há milhares de milhões de anos, não está a fotografar o que existe agora. Ele está recebendo uma imagem que foi, na verdade, enviada muito antes da existência da Terra. A galáxia que emitiu essa luz pode ter mudado de forma irreconhecível ou fundido com outra.
A imagem é real. O que mostra pode não existir mais nessa forma.
O que Webb vê no limite
É aqui que Webblançado em dezembro de 2021 e retornando à ciência desde meados de 2022, faz algo genuinamente novo. Ele foi construído para ver luz infravermelha, e isso é mais importante do que parece. O universo está se expandindo, o que estende a luz das primeiras galáxias para fora do alcance que nossos olhos podem ver e para o infravermelho. Capte essa luz esticada e você estará captando o passado profundo.
Quão profundo?
Vejamos o atual recordista. Webb confirmou uma galáxia chamada MoM-z14. A sua luz viajou cerca de 13,5 mil milhões de anos para chegar até nós. Rohan Naidu, do MIT, que liderou o trabalho, colocou o significado claramente: “Com o Webb, somos capazes de ver mais longe do que os humanos alguma vez conseguiram, e não se parece em nada com o que previmos, o que é ao mesmo tempo desafiante e emocionante.”
A coroa “mais distante” continua se movendo enquanto Webb quebra seus próprios recordes. A galáxia MoM-z14 deslocada, JADES-GS-z14-0é visto menos de 300 milhões de anos após o Big Bang. Um relato da Universidade do Arizona observou que isso coloca a visão em dois por cento da idade do cosmos. Estas idades são estimativas derivadas de medições de desvio para o vermelho e de um modelo de expansão cósmica, e não de leituras de cronômetro, mas a escala não está em dúvida.
O que perturba os teóricos é que estas galáxias são inesperadamente brilhantes e quimicamente enriquecidas tendo em conta o quão cedo as vemos. A pesquisa MoM-z14 descobriu mais de 100 vezes mais galáxias brilhantes em redshifts semelhantes como previam os modelos de consenso pré-Webb.
Por que o Hubble não conseguiu nos mostrar isso
O Hubble foi, e é, um instrumento magnífico, mas simplesmente não conseguiu chegar tão longe.
A diferença começa no espelho. O espelho principal de Webb se estende 6,5 metros contra 2,4 metros do Hubbleproporcionando mais de seis vezes a área de coleta de luz. Isso permite que Webb detecte objetos até 100 vezes mais fraco do que o Hubble pode.
Adicione sua visão infravermelha e Webb poderá ver galáxias cuja luz o Hubble não perceberia porque grande parte dela se deslocou além dos comprimentos de onda que o Hubble foi otimizado para detectar.
Você pode observar a abertura da lacuna em uma única imagem. Na visão lado a lado da NASA do aglomerado de galáxias MACS0416, A imagem infravermelha de Webb usou cerca de 22 horas de exposição contra 122 horas do Hubblee revela galáxias muito distantes ou muito empoeiradas para serem registradas pelo Hubble.
O resultado prático é o acesso a um período de tempo que a NASA chama de Cosmic Dawn, aproximadamente 50 milhões a um bilhão de anos após o Big Bangpartes das quais podemos agora observar em vez de apenas modelar.
Uma fotografia de algo que não existe
O que eu continuo voltando é isso. Cada uma dessas imagens são duas coisas ao mesmo tempo. Um registro feito pelo instrumento como está agora. E um retrato de um universo que deixou de ter essa aparência há mais de treze bilhões de anos.
A galáxia na imagem evoluiu durante milhares de milhões de anos antes da sua antiga luz terminar a viagem. Quanto mais você avança, mais antigas as notícias ficam, até que você esteja lendo uma mensagem de um cosmos que desde então se tornou algo completamente diferente.
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