Deslumbramento (IV)

Nos posts anteriores (I, II e III) falei das fotografias do Telescópio Espacial James Webb e do deslumbramento que causam, tanto pela informação que oferecem sobre galáxias, estrelas e novas informações sobre objectos conhecidos, como pela beleza das próprias imagens. Há no entanto outros aspectos que, pelo menos para quem goste do assunto, oferecem igualmente uma sensação de maravilhoso e de deslumbramento embora menos visualmente e mais cientifica e filosoficamente. Falo especialmente da informação matemática e física contida nos espectros que foram já analisados pelo Webb e daquilo que nos permite saber desde já e antecipar ansiosamente futuros estudos.

Atmosfera de exoplanetas

Espectro de transmissão do exoplaneta WASP-96 b.

A primeira imagem é a do espectro de transmissão (em infravermelho próximo) do exoplaneta WASP-96 b. Trata-se de um gigante gasoso (como Júpiter ou Saturno) que orbita a estrela WASP-96 (não escolhi o nome, mas com milhões de estrelas e galáxias, os cientistas têm que arranjar nomenclaturas para os objectos), que é uma estrela semelhante ao Sol e que fica a 1.150 (mil cento e cinquenta) anos-luz de nós. Esta distância é curta em termos astronómicos, embora estejamos a falar de 10,8 triliões de km (ou 10,8 milhões de milhões de milhões), mas quando vemos objectos a milhares de milhões de anos-luz, esta distância é curta. O planeta é aquilo a que os cientistas chamam de “gigante quente” porque é um gigante que orbita muito perto da estrela e, como é óbvio, fica por isso mesmo muito quente. Este planeta orbita tão perto da sua estrela (apenas 5% da distância da Terra ao Sol) que o seu ano (tempo que demora a dar uma volta à estrela) é de apenas 3 dias e meio.

O espectro de transmissão é uma análise à luz que é obtida quando observamos o planeta a passar em frente da sua estrela. Quando o faz, a luz é parcialmente bloqueada pela atmosfera do planeta e de forma diferente dependendo do tipo de molécula que bloqueia a luz. A luz não é simplesmente bloqueada completamente de forma a não vermos nada, antes vemos apenas os comprimentos de onda (inverso da frequência) de luz que cada molécula não absorve. Sabendo quais as que vemos, sabemos também as que não detectamos e esta informação, associada ao que sabemos sobre quais os comprimentos de onda que cada molécula absorve, permite inferir com bastante precisão a composição de uma atmosfera. Na imagem acima, cada ponto branco corresponde a um comprimento de onda que foi medido e que foi parcialmente absorvido pela atmosfera. A altura a que os pontos estão depende de outros aspectos, como a presença de nuvens, nevoeiro, poeiras ou temperatura da atmosfera. A linha azul é que foi determinada como se ajustando melhor aos dados. Esta linha é criada usando modelos e que usam pressupostos possíveis sobre a atmosfera (presença de nuvens, poeiras, temperatura, etc). Usando diferentes modelos obtemos diferentes linhas até que encontramos uma que melhor se adequa aos dados obtidos. Com base nessa linha e no seu modelo, é possível retirar algumas conclusões sobre a atmosfera. Neste caso, é possível estimar que a temperatura da atmosfera é de 725 °C (eu disse que era quente). Note-se que isto é nas camadas da atmosfera que foram observadas. O interior do planeta (que é gasoso) deverá ser muito mais quente.

Um dos dados mais interessante foram aqueles pontos no gráfico marcados como sendo água (H2O). Estes pontos são comprimentos de onda onde se sabe que a água absorve luz e como tal sabemos que existe água na atmosfera. Claro que temos que qualificar o termo “água”. Trata-se de água no estado gasoso, ou vapor de água, o que seria inevitável dado que a temperatura é bastante alta e, na região da atmosfera que foi analisada, a pressão seria provavelmente mais baixa. Esta descoberta é importante porque permite determinar duas coisas:
a) a água será mais comum do que aquilo que teríamos pensado no passado. Como só tínhamos podido estudar decentemente (ou seja, com precisão nas medições) um único sistema solar (o nosso), não sabíamos o quão prevalente é água. Se ao primeiro planeta que estudamos bem a conseguimos descobrir, água pode estar muito mais presente que aquilo que pensávamos. Como toda a vida como nós a conhecemos necessita de água, esta informação é extremamente valiosa na nossa busca de vida extraterrestre.
b) estas medições permitem confirmar a precisão do Webb e das suas medições. Permitem também saber que, à medida que observamos mais exoplanetas, poderemos aprendar a detectar cada vez mais moléculas. Algumas delas, como o metano, estão associadas à presença de vida nos planetas (dependendo de outras condições). Ao conseguirmos observar água desta forma com a primeira observação podemos também ganhar confiança para futuras observações.

Antigas galáxias

Espectro de emissão de uma galáxia antiga.

A segunda imagem é a do espectro (de infravermelho próximo) de emissão de uma das galáxias antigas que referi no primeiro post. A luz detectada saiu da galáxia há já 13,1 mil milhões de anos (o que não é o mesmo que dizer que está a 13,1 mil milhões de anos-luz de nós, estará bastante mais longe), um período que apenas podemos conhecer através dos nossos modelos da evolução do Universo. Esta galáxia existiu quando o Universo tinha apenas 700 milhões de anos, numa altura em que existiam (segundo os modelos existentes) apenas algumas estrelas e galáxias, provavelmente enormes, e de vidas relativamente curtas. O que esta observação permitiu fazer foi determinar que a galáxia observada continha gases como hidrogénio, oxigénio e neón. Isso quer dizer que algumas das conclusões dos modelos eram correctas e que tínhamos já hidrogénio (o que era esperado, já que as estrelas apenas se formam na sua presença) mas também oxigénio e néon, que habitualmente só são formados e/ou libertados após a morte de uma estrela (ou pouco antes da morte da estrela). Isso indica que há 13,1 mil milhões de anos havia já estrelas a morrer.

Com o tempo poderá também ser possível obter mais informação sobre estas galáxias. Determinar a presença de nuvens de poeira, estádios de desenvolvimento das galáxias, etc. Com o tempo, quem sabe o que se irá descobrir que permita refinar – ou obrigar à revisão de – os nossos modelos de evolução do Universo.

Outras observações

Imagens da curva de luz do trânsito de um planeta em frente de uma estrela, espectros de infravermelho próximo e médio (com ou sem IFU – ver os links) do grupo Stefan’s Quintet. Não me vou debruçar mais sobre estas imagens e a importância da informação porque não tive tempo de ler em detalhe e porque há ainda muito que os cientistas encarregues da investigação irão analisar. Basta dizer que os instrumentos permitem analisar com um detalhe inédito todos estes objectos e que abrem possibilidades únicas para observações e pesquisas futuras.

Deslumbramento filosófico

Escrevi acima sobre este aspecto, mas confessoq ue não me alongarei nele aqui. Deixo apenas as notas sobre aquilo que o Webb nos permitirá questionar, de um ponto de vista mais filosófico, sobre o Universo, a vida e a nossa presença. As observações do Webb poderão talvez um dia detectar sinais bastante fortes de vida noutros planetas. Estes sinais quase de certeza não seriam de civilizações ou qualquer vida inteligente – não vamos observar discos voadores – mas poderemos descobrir indicações fortíssimas da existência de vida de algum tipo. Talvez seja apenas microscópica ou mesmo animal e vegetal sem haver seres inteligentes, mas o Webb poderá ajudar-nos a descobrir tais sinais. Que significariam estes sinais? Questionaríamos o nosso conhecimento e a nossa existência e posição no Universo? Questionaríamos as nossas Fés? Veríamos tais descobertas como o início de uma nova era de conhecimento e aventura? E o que significaria não descobrirmos nenhum sinal no tempo de funcionamento do Webb? Não sei, mas podemos levantar essas questões.

Há ainda outra questão também curiosa e interessante para colocar cenários mentais: se há vida noutros planetas, onde estão esses extraterrestres. Este é o chamado Paradoxo de Fermi, que fez a mesma pergunta perante todas as estimativas que se fizeram sobre a existência de vida extraterrestre. Desde então muitas reflexões foram feitas sobre a questão, algumas mais metafísicas, outras mais científicas e umas outras que tocam ambos os aspectos. Tenho a minha visão, que anda pelo meio (meio metafísica e meio científica), mas deixá-la-ei para outro dia.