Por que o Telescópio James Webb usa um método de um monge do século XIII para detectar exoplanetas?

Enfrentar Aristóteles era difícil, especialmente numa época sem acesso a telescópios. Imagine a convicção que você tinha em seu raciocínio para afirmar que a física ainda é usada 800 anos depois. Essa é a história do monge Richard Fishacre.

Lançado em 2021, o Telescópio Espacial James Webb (JWST) é o maior e mais poderoso telescópio, capaz de observar objetos muito distantes ou muito tênues para serem detectados por seus antecessores.

Mas mesmo as tecnologias mais modernas utilizam os mesmos princípios básicos da física, e o JWST não é exceção. Ao sondar exoplanetas distantes e revelar sua composição, o JWST utiliza os mesmos princípios que o monge Richard Fishacre, do século 13, usou para demonstrar que Aristóteles estava errado.

Quem foi Richard Fishacre?

Richard Fishacre foi um frade (ou monge) dominicano que lecionou teologia na Universidade de Oxford na década de 1240. Sem acesso a telescópios ou amostras de rochas celestes, Fishacre foi o primeiro a rejeitar a ideia de Aristóteles de que os planetas e as estrelas eram feitos de um "quinto elemento" especial.

Antes de Fishacre, os físicos medievais acreditavam na teoria de Aristóteles de que os quatro elementos (água, fogo, terra e ar) existiam apenas em nosso planeta e que o resto do Universo era feito de um quinto elemento imutável e perfeito, chamado quinta essentia ou quintessência.

De acordo com essa teoria, a quintessência é totalmente transparente e constitui as nove esferas celestes concêntricas ao redor da Terra, juntamente com os planetas e as estrelas nelas contidas. Fishacre, no entanto, usou a lógica por trás da formação da cor e do comportamento da luz para refutar essa ideia.

A lógica de Fishacre

Fishacre raciocinou que a cor estava associada a corpos opacos e que estes eram compostos por pelo menos dois dos quatro elementos básicos. Ao observar o céu, Fishacre notou que os planetas Marte e Vênus tinham cores distintas e, portanto, também eram feitos dos elementos terrestres.

Citando a Lua, o objeto celeste mais próximo, Fishacre disse que ela tinha uma cor distinta e que conseguia eclipsar a Lua. Se fosse de fato feita de quintessência, que é transparente, então a luz do Sol deveria atravessá-la. Mas como isso não acontece, a Lua também é composta de elementos terrestres, assim como os demais planetas e estrelas.

As ideias de Fishacre foram ridicularizadas por seus contemporâneos, mas os avanços na física ao longo dos anos mostraram que ele estava certo. De fato, quase 800 anos após sua morte, o JWST está usando o princípio da cor e da luz para determinar o que pode estar causando variações nas cores de exoplanetas a até 244 anos-luz de distância.

Recentemente, a equipe de cientistas que trabalha com o JWST determinou que a atmosfera de um exoplaneta semelhante a Netuno, orbitando a estrela tipo K TOI-421, contém água e dióxido de enxofre, com base na tese de Fishacre. O desafio lançado pelo monge à ortodoxia científica no século 13, de certa forma, nos trouxe ao conhecimento que temos hoje sobre o Universo.