O Telescópio Espacial Spitzer, inicialmente denominado de SIRTF, que significa Space Infrared Telescope Facility, foi lançado em 25 de Agosto de 2003 por um foguetão Delta II, da Estação da Força Aérea do Cabo Canaveral. A sua importância prende-se com o facto da maioria das radiações infravermelha ser bloqueada pela atmosfera da Terra, não podendo portanto ser observadas a partir da sua superfície.

O telescópio consiste de uma estrutura tubular de 85 cm de diâmetro, que é resfriado criogenicamente, atingindo temperaturas no seu interior de -150ºC como valores mínimos até -273º Celsius, para aguentar a quantidade de radiações infra-vermelhas que recebe…

Muitas áreas do espaço são povoadas por nuvens de gás e poeira, que bloqueiam a luz visível emitida pelos objectos que queremos observar, nos confins do Espaço. Contudo, a radiação infravermelha consegue atravessar estas nuvens e permite observar estrelas em formação, o centro das galáxias e a formação de novos sistemas solares. Por esta razão a luz infravermelha transporta informações sobre os objetos mais frios do espaço, tal como uma estrela com pouca luz, exoplanetas e grandes nuvens moleculares.

O Telescópio Espacial Spitzer da NASA está à 15 anos no espaço. Em homenagem a este aniversário resolvemos lembrar as 15 maiores descobertas do Spitzer.

15: O primeiro mapa meteorológico do exoplaneta

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NASA / JPL-Caltech / Harvard-Smithsonian CfA

O Spitzer detecta a luz infravermelha, frequentemente emitida por objetos quentes como radiação de calor. Embora os cientistas das missões do Spitzer não tivessem planeado usar este telescópio para estudar exoplanetas, a sua visão infravermelha provou ser uma ferramenta inestimável nesse campo. Assim, em Maio de 2009 os cientistas que monitorizavam os dados do Spitzer, produziram pela primeira vez o “mapa meteorológico” de um exoplaneta (um planeta que orbita uma estrela que não seja o Sol). Este mapa meteorológico mapeou as variações de temperatura na superfície de um planeta gigante de gás, o HD 189733b. Além disso, o estudo revelou que os ventos fortes provavelmente atravessam a atmosfera do planeta.

14: Berços escondidos de estrelas recém-nascidas

telescópio Spitzer
NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian CfA

Como foi explicado acima, a luz infravermelha pode na maioria dos casos, penetrar melhor as nuvens de gás e poeira do que a luz visível. Como resultado, o Spitzer forneceu visualizações sem precedentes em regiões onde as estrelas nascem. Esta imagem do Spitzer mostra estrelas recém-nascidas espreitando por baixo do seu cobertor natal de poeira, na nuvem negra de Rho Ophiuchi. Esta nuvem é uma das regiões de formação de estrelas mais próximas do nosso próprio Sistema Solar. Localizada perto das constelações de Scorpius e Ophiuchus no céu, a nebulosa está a cerca de 410 anos-luz da Terra.

13: Uma “metrópole” galáctica crescente

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Subaru/NASA/JPL-Caltech

Em 2011, astrónomos usando o Spitzer detectaram uma coleção muito distante de galáxias chamada COSMOS-AzTEC3. A luz desse grupo de galáxias viajou por mais de 12 bilhões de anos para chegar à Terra. Os astrónomos pensam que objetos como este, intitulados de “proto-cluster”, acabaram por se transformar em aglomerados de galáxias modernas, ou grupos de galáxias unidos pela gravidade. O COSMOS-AzTEC3 foi o proto-cluster mais distante já detectado na época. Ele forneceu aos pesquisadores uma ideia melhor de como as galáxias se formaram e evoluíram ao longo da história do universo.

12: A receita da “sopa de cometas”

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NASA / JPL-Caltech

Quando a nave espacial Deep Impact da NASA destruiu intencionalmente o cometa Tempel 1 em 4 de julho de 2005, ele expeliu uma nuvem de material que continha os ingredientes da “sopa” primordial do nosso sistema. Combinando dados do Deep Impact com observações do Spitzer, os astrónomos analisaram essa “sopa”. E assim se começou a identificar os ingredientes que eventualmente produziram planetas, cometas e outros corpos em nosso sistema solar.

Muitos dos componentes identificados na poeira do cometa eram conhecidos como ingredientes de cometas, como silicatos ou areia. Mas também havia ingredientes surpreendentes, como argila, carbonatos (encontrados em conchas do mar), compostos contendo ferro e hidrocarbonetos aromáticos que são encontrados em poços de churrasco e na exaustão de fumos dos automóveis. O estudo desses ingredientes forneceu pistas valiosas sobre a formação do nosso sistema solar.

11: O maior anel conhecido em torno de Saturno

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O impressionante sistema de anéis de Saturno foi fotografado extensivamente, mas esses retratos não revelaram a existência do maior anel do planeta. A estrutura fina é uma colecção difusa de partículas que orbita Saturno, muito mais longe do planeta do que qualquer um dos outros anéis conhecidos. O anel começa a cerca de seis milhões de Km (3,7 milhões de milhas) do planeta. É cerca de 170 vezes mais largo que o diâmetro de Saturno e cerca de 20 vezes mais espesso que o diâmetro do planeta. Se pudéssemos ver o anel com os nossos olhos, seria o dobro do tamanho da lua cheia no céu.

Uma das luas mais distantes de Saturno, Phoebe, circula dentro do anel e é provavelmente a fonte do seu material. O número relativamente pequeno de partículas no anel não reflete muita luz visível, especialmente na órbita de Saturno, onde a luz solar é fraca, e por isso permaneceu oculta por tanto tempo. Spitzer foi capaz de detectar o brilho da poeira fria no anel, que tem uma temperatura de cerca de -316 graus Fahrenheit ou -193 graus Celsius.

10: “Buckyballs” no espaço

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NASA/JPL-Caltech

“Buckyballs” são moléculas esféricas de carbono que têm o padrão hexágono-pentágono quando visto como na superfície de uma bola de futebol. No entanto, buckyballs são nomeados por sua semelhança com cúpulas geodésicas projetadas pelo arquiteto Buckminster Fuller. Estas moléculas esféricas têm aplicações na medicina, engenharia e armazenamento de energia.

O Spitzer foi o primeiro telescópio a identificar os Buckyballs no espaço. Descobriu as esferas no material em torno de uma estrela moribunda, ou nebulosa planetária, chamada Tc 1. A estrela no centro de Tc 1 foi outrora semelhante ao nosso Sol, mas à medida que envelheceu expeliu suas camadas externas, deixando apenas um densa estrela anã branca. Os astrónomos acreditam que as buckyballs foram criadas em camadas de carbono que foram arrancadas da estrela. Estudos de acompanhamento usando dados do Spitzer ajudaram os cientistas a aprender mais sobre a prevalência dessas estruturas únicas de carbono na natureza.

9: Quebra do sistema solar

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NASA / JPL-Caltech

O Spitzer encontrou provas de várias colisões rochosas em sistemas solares distantes. Esses tipos de colisões eram comuns nos primeiros dias do nosso próprio Sistema Solar e desempenhavam um papel fulcral na formação de planetas.

Numa série particular de observações, o Spitzer identificou uma erupção de poeira em redor de uma jovem estrela, que se pensa ter sido o resultado de uma colisão entre dois grandes asteróides. Os cientistas já estavam a observar o sistema quando a erupção ocorreu. Desta forma essa observação marcou a primeira vez os cientistas compilaram dados sobre um sistema, antes e depois de uma dessas colisões.

8: Primeiro “sabor” das atmosferas exoplanetas

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NASA / JPL-Caltech

Em 2007, o Spitzer tornou-se o primeiro telescópio a identificar diretamente moléculas nas atmosferas de exoplanetas. Os cientistas usaram uma técnica chamada espectroscopia para identificar moléculas químicas em dois exoplanetas de gás diferentes. Chamados de HD 209458b e HD 189733b, esses chamados “Júpiteres quentes” são feitos de gás (em vez de rocha), mas orbitam muito mais perto dos seus “sóis” do que os planetas de gás do nosso sistema solar. O estudo direto da composição das atmosferas de exoplanetas foi o marco que definiu cientificamente a procura de sinais de vida em exoplanetas rochosos.

7: Buracos Negros distantes

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NASA / JPL-Caltech

Os Buracos Negros Supermassivos escondem-se nos núcleos da maioria das galáxias. Astrónomos usando o Spitzer identificaram dois dos buracos negros supermassivos mais distantes já descobertos, fornecendo um vislumbre da história da formação de galáxias no universo.

Os Buracos Negros “galácticos” são geralmente cercados por estruturas de poeira e gás que os alimentam e sustentam. Esses buracos negros e os discos que os cercam são chamados de “quasars”. A luz dos dois “quasars” detectados por Spitzer viajou por 13 bilhões de anos para chegar à Terra, o que significa que eles se formaram menos de 1 bilhão de anos após o nascimento do sistema solar.

6: Um exoplaneta mais distante

NASA/JPL-Caltech

Em 2010, o Spitzer ajudou os cientistas a detectar um dos planetas mais remotos já descobertos, localizado a cerca de 13.000 anos-luz da Terra. A maioria dos exoplanetas previamente conhecidos encontra-se a cerca de 1.000 anos-luz da Terra. A figura acima mostra essas distâncias relativas, ilustrando o novo exoplaneta próximo do centro da galáxia.

O Spitzer realizou essa tarefa com a ajuda de um telescópio terrestre e com a técnica de microlente. Essa abordagem baseia-se num fenómeno chamado “lente gravitacional”, em que a luz é curvada e ampliada pela gravidade. Quando uma estrela passa em frente a uma estrela mais distante, vista da Terra, a gravidade da estrela em primeiro plano pode dobrar e ampliar a luz da estrela de fundo. Se um planeta orbita a estrela do primeiro plano, a gravidade do planeta pode contribuir para a ampliação e deixar uma marca distintiva na luz ampliada. A descoberta fornece mais uma pista para os cientistas que querem saber se a população de planetas é semelhante em diferentes regiões da galáxia, ou se difere do que foi observado em nossa vizinhança local.

5: Primeira luz de um exoplaneta

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NASA/JPL-Caltech

O Spitzer foi o primeiro telescópio a observar diretamente a luz de um planeta fora do nosso sistema solar. Antes disso, os exoplanetas foram observados apenas indiretamente. Essa conquista iniciou uma nova era na pesquisa sobre exoplanetas e afirmou-se como um marco importante na jornada para detectar possíveis sinais de vida em exoplanetas rochosos.

Dois estudos divulgados em 2005 relataram observações diretas dos raios infravermelhos de dois planetas “Júpiteres quentes” previamente detectados, designados por HD 209458b e TrES-r1.

“Júpiteres quentes” são gigantes gasosos semelhantes a Júpiter ou Saturno, mas estão posicionados muito próximos das suas estrelas-mãe. De suas órbitas tostadas, eles absorvem a ampla luz das estrelas e brilham intensamente em comprimentos de onda infravermelhos.

4: Detectar pequenos asteróides

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NASA/JPL-Caltech/Northern Arizona University/SAO

A visão infravermelha do Spitzer permite que se estude alguns dos objetos mais distantes já descobertos. Mas este observatório espacial também pode ser usado para estudar pequenos objetos mais próximos da Terra. Em particular, o Spitzer ajudou os cientistas a identificar e estudar asteróides próximos da Terra (NEAs). A NASA monitoriza esses objetos para garantir que nenhum deles esteja em rota de colisão com o nosso planeta. O Spitzer é particularmente útil para caracterizar os tamanhos reais de NEAs, porque detecta a luz infravermelha irradiada diretamente dos asteróides. Em comparação, os asteróides não irradiam luz visível, mas apenas a refletem a partir do Sol. Como resultado, a luz visível pode revelar o reflexo do asteróide, mas não necessariamente o tamanho dele. O Spitzer tem sido usado para estudar muitos NEAs com menos de 100 metros de largura.

3: Um mapa sem precedentes da Via Láctea

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NASA / JPL-Caltech / University of Wisconsin

Em 2013, os cientistas reuniram mais de 2 milhões de imagens do Spitzer compiladas ao longo de 10 anos para criar um dos mapas mais extensos da galáxia da Via Láctea, já alguma vez feito. Os dados do mapa vieram principalmente do projeto Galactic Legacy Mid-Plane Survey Extraordinaire 360 ​​(GLIMPSE360).

Estudar a Via Láctea é um desafio enorme, porque a poeira bloqueia a luz visível, de tal modo que regiões inteiras da galáxia ficam ocultas. Mas como a luz infravermelha pode muitas vezes penetrar regiões “empoeiradas” melhor que a luz visível, consegue-se revelar secções ocultas da galáxia.

Estudos da Via Láctea usando dados do Spitzer forneceram aos cientistas os melhores mapas da estrutura espiral da galáxia e sua “barra” central de estrelas. O Spitzer ajudou a descobrir novos locais remotos de formação de estrelas e revelou uma maior abundância de carbono na galáxia do que o esperado. O mapa GLIMPSE360 continua a guiar os astrónomos na exploração de nossa galáxia.

2: Galáxias “Big Baby”

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NASA / JPL-Caltech

Spitzer fez importantes contribuições para o estudo de algumas das galáxias mais antigas já estudadas. A luz dessas galáxias leva bilhões de anos para chegar à Terra, e assim os cientistas vêem-nas como eram há bilhões de anos atrás.

As galáxias mais distantes observadas pelo Spitzer irradiaram sua luz cerca de 13,4 bilhões de anos atrás. Uma das descobertas mais surpreendentes nesta área de pesquisa foi a detecção de galáxias “bébés grandes”, ou aquelas que eram muito maiores e mais maduras do que os cientistas pensavam que as galáxias de formação inicial, poderiam ser.

Os cientistas acreditam que galáxias grandes e modernas formaram-se através da fusão gradual de galáxias menores. Mas as galáxias “bébé grande” mostraram que colecções massivas de estrelas se juntaram muito cedo na história do universo.

1: Sete exoplanetas como a Terra, em torno de uma única estrela

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NASA / JPL-Caltech / ESA

Sete planetas como a Terra orbitam a estrela conhecida como TRAPPIST-1. Este é o maior lote de planetas como a Terra já descobertos em um único sistema. E esse surpreendente sistema planetário tem inspirado cientistas e não cientistas.

Três dos planetas estão na “zona habitável” ao redor da estrela, onde as temperaturas podem ser adequadas para suportar água líquida na superfície de um planeta. A descoberta representa um passo importante na busca pela vida além do nosso Sistema Solar. Os cientistas observaram o sistema TRAPPIST-1 por mais de 500 horas com o Spitzer, para determinar quantos planetas estão a orbitar a estrela. A visão infravermelha do telescópio foi ideal para estudar a estrela TRAPPIST-1, que é muito mais fria do que o nosso sol. Os cientistas observaram as leves quedas na luz da estrela quando os sete planetas passaram à sua frente.

As observações do Spitzer também permitiram que os cientistas aprendessem sobre o tamanho e a massa desses planetas, dados esses que podem ser usados ​​para restringir sobre o que os planetas poderiam ser compostos.

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