Da sempre l’uomo cerca di scrutare l’Universo, osservandolo con ogni strumentazione possibile per carpire i segreti. Il 24 aprile 1990 veniva lanciato a bordo dello space shuttle Discovery il telescopio spaziale Hubble.
Il suo nome è legato a quello di Edwin Hubble, un astrofisico americano che nei primi decenni del Novecento era riuscito a dimostrare che l’Universo è in espansione.
In circa 32 anni ci ha regalato visioni mozzafiato dell’Universo. Era progettato per rimanere in attività una decina di anni, in realtà Hubble ha superato di gran lunga le aspettative, anche grazie alle cinque missioni di servizio che negli anni si sono succedute per garantirne il corretto funzionamento e l’aggiunta di nuova strumentazione, mentre orbita a circa 550 km di altezza.
Grazie ad esso abbiamo potuto scoprire nuove galassie, anche lontanissime. Il telescopio Hubble ha confermato l’esistenza di buchi neri in prossimità dei centri galattici, e dell’esistenza di un oceano salato sotterraneo su Ganimede, la più grande delle lune di Giove.
In rete si trovano fantastiche immagini, come quella del 2006, la galassia M82, anche nota come galassia ‘dei sigari’.
Oppure quella del 2002, che ritrae la nebulosa a cono NGC 2264, un brillante ammasso aperto circondato da un grande sistema di nebulosità diffuse, all’interno della costellazione dell’Unicorno.
Pensavamo che la nostra visione dell’Universo conosciuto fosse nitida e completa e invece arrivò Il telescopio spaziale James Webb o semplicemente per gli amici solo Webb a farci completamente cambiare idea.
Intanto cerchiamo di capire come funziona il nuovo telescopio. Webb è un telescopio spaziale a raggi infrarossi, lanciato il 25 dicembre 2021 dallo spazioporto di Arianespace a Kourou, nella Guiana francese, trasportato in orbita solare da un razzo Ariane 5. Il telescopio è il frutto di una collaborazione internazionale tra l’Agenzia spaziale statunitense (NASA), l’Agenzia spaziale europea (ESA) e l’Agenzia spaziale canadese (CSA).
Per intenderci l’utilizzo dei raggi infrarossi in astronomia è fondamentale per rilevare oggetti che con la luce visibile non riusciremmo ad apprezzare. I raggi infrarossi si collocano nel range di lunghezze d’onda dopo i 700 nanometri ma più corte di 1 mm (microonde).
Insomma la radiazione infrarossa è in grado di penetrare fino al vero cuore di una galassia. L’infrarosso, rispetto alla luce visibile, è capace di oltrepassare grandi distese di polveri, e permette quindi di indagare oggetti nascosti alla vista dei sensori ottici.
Il JWST, noto come “Next Generation Space Telescope” (NGST, da qui anche l’appellativo di “successore di Hubble”), nel 2002 è stato intitolato a James Webb, amministratore della NASA.
Oltre a sfruttare una tecnologia ad infrarossi, è anche il telescopio più grande mai inviato nello spazio. Inoltre Webb orbita intorno al Sole a 1,5 milioni di km dalla Terra.
Secondo un’intervista rilasciata dal premio Nobel John Mather, a capo del team scientifico del James Webb Space Telescope, lo scienziato afferma che : “è un successore di Hubble nel senso che estende il campo di indagine a distanze e a lunghezze d’onda maggiori, che ci permetteranno di osservare oggetti più freddi e più antichi di quelli che Hubble poteva rilevare”.
“In tal modo, speriamo di vedere i segni dell’intera storia dell’Universo, dalla formazione delle prime stelle e galassie ai pianeti del Sistema solare”.
Ma vediamo più in dettaglio perché questo telescopio è innovativo rispetto ai precedenti. Intanto possiede uno specchio di diametro di 6,5 metri (quello di Hubble è di 2,4 metri). Potrà raccogliere molta più luce di Hubble e, in questo modo, osservare anche oggetti nati poco dopo il Big Bang.
Quindi Il telescopio si compone di due parti fondamentali: lo specchio e il corpo della sonda. Lo specchio è composto da 18 specchi esagoni di berillio rivestiti in oro. Il corpo della sonda invece si compone di antenna per le comunicazioni, pannelli solari per ricaricare le batterie e propulsori per orientare il telescopio. E ovviamente dello scudo per evitare che le radiazioni del Sole, della Terra e della sonda stessa scaldino troppo il telescopio e interferiscano con gli strumenti.
Come isolante si usa il Il Kapton, una pellicola poliimmide in grado di rimanere stabile in un’ampia gamma di temperature, dai -269 °C a +400 °C, già utilizzata dagli astronauti per le loro tute spaziali.
Il resto dello specchio è placcato a sua volta di alluminio e silicio per riflettere più radiazioni possibili.
Il 24 gennaio 2022, il JWST ha completato l’inserimento in orbita intorno al secondo punto di Lagrange (L2).
Webb, il telescopio della NASA, ha scrutato lo spazio come mai fatto finora rivelando dettagli nell’Universo mai visti prima. A prova di ciò vi faccio vedere alcune immagini a confronto con le immagini dell’Universo precedenti agli storici scatti di Hubble.
Nell’immagine in alto possiamo vedere parte della Nebulosa della Carena. Come possiamo notare nell’immagine del telescopio Webb c’è una formazione stellare denominata NGC 3324. Questo ammasso aperto è situato nella zona a nord-ovest della Nebulosa della Carena (NGC 3372) che si trova ad una distanza di circa 7600 anni luce da noi.
L’immagine di Webb rispetto a quella scattata da Hubble, mostra numerose nuove stelle e numerose galassie sullo sfondo.
Oppure un altro esempio, è le foto a confronto della Nebulosa Anello del sud, distante circa 2000 anni luce dalla terra, ma anche qui il confronto è completamente a favore di Webb, in quanto possiede un livello di dettaglio e una vividezza di colori irraggiungibile da Hubble, e riesce addirittura ad andare oltre la Nebulosa, lasciando intravedere filamenti di altre galassie che stazionano dietro la bolla centrale.
Per alcune immagini invece è più complesso trovare una differenza più percepibile. Il caso più noto è il Quintetto di Stephan, un gruppo di galassie che interagiscono tra loro scoperto nel lontano 1877 dall’astronomo francese Edouard Stephan. Insomma anche la sonda Huble si difende ancora bene, ma ancora una volta Webb mostra sullo sfondo una quantità enorme di galassie retrostanti, ma i soggetti principali dell’immagine, nonostante siano a 290 milioni di anni luce da noi.
Ora gli scienziati possono dare un’occhiata, con un dettaglio senza precedenti, a come le galassie interagenti innescano la formazione di stelle l’una nell’altra e a come il gas in queste galassie viene disturbato.
Insomma tutto fa sperare che una nuova era per l’astronomia sia iniziata.
L’ESA in un comunicato descrive perfettamente il ruolo del telescopio spaziale James Webb nel fornire immagini a infrarossi più profonde e nitide dell’universo lontano. L’immagine di Webb ha all’incirca le dimensioni di un granello di sabbia tenuto a distanza di un braccio e rivela migliaia di galassie in un minuscolo frammento di vasto Universo. Questa nitida visione del vicino infrarosso ha messo in evidenza strutture deboli in galassie estremamente distanti, per uno sguardo senza precedenti su galassie miliardi di anni fa. Per la prima volta, Webb ha anche dettagliato la composizione chimica delle galassie nell’Universo primordiale.
Si proprio la composizione chimica, in quanto sul James Webb Telescope c’è uno strumento che si chiama NIRSpec che è in grado di rilevare la luce proveniente da una galassia nel campo visivo del telescopio, di isolarla e di analizzarla per dedurre le sue firme chimiche, cioè il tipo e la quantità di elementi chimici che la compongono.
Quello che gli esperti della Nasa hanno scoperto osservando lo spettro della luce di quella lontana galassia rossa ritratta nella prima immagine del Jwst è la presenza della linea di emissione dell’ossigeno gassoso ionizzato (alla lunghezza d’onda di 436,3 nanometri). Questa cosa è molto importante perché ci potrebbe far comprendere la sua composizione (quanti metalli, ossia elementi più pesanti dell’elio, ci sono effettivamente), qual è la sua temperatura, quante stelle sta formando.
La bellezza del telescopio Webb è che potrebbe essere un valido strumento per la comprensione dell’universo, della sua genesi dal Big Bang fino ai nostri giorni e raccontarci finalmente la grande storia del nostro universo.
Concludo dicendo che oltre alla bellezza oggettiva delle immagini, vorrei sottolineare che la precisione e il livello di dettaglio raggiunto è senza paragoni e questo è anche il motivo della bellezza della scienza.
Dott. Francesco Domenico Nucera
FONTI:
https://www.webbcompare.com/index.html
https://esawebb.org/news/weic2206/
https://webb.nasa.gov/content/observatory/index.html
https://www.wired.it/article/james-webb-telescope-prima-immagine-galassia-universo-primordiale/
Serra, M. (2013). MacEwen, Howard A; Breckinridge, James B (a cura di). “Il carico utile dello strumento scientifico JWST: contesto e stato della missione”. Atti di SPIE . Telescopi e strumenti spaziali UV/ottici/IR: tecnologie e concetti innovativi VI. 8860: 886004. Bibcode : 2013SPIE.8860E..04G . doi : 10.1117/12.2023366 . S2CID 173183643
Pillole di chimica 