JWST, finalmente, risponde alle nostre più grandi domande cosmiche

Se vuoi sapere come appare l'Universo, tutto ciò che devi fare è guardare. Migliori sono i tuoi occhi, meglio vedrai, motivo per cui molti dei nostri progressi in astronomia si sono sovrapposti ai progressi e ai miglioramenti dei nostri telescopi ottici. Li abbiamo costruiti progressivamente di dimensioni più grandi, con telescopi della classe 8-10 metri che attualmente guidano il mondo da terra e con telescopi della classe 30 metri in arrivo. Abbiamo dotato questi telescopi di strumenti migliori e più sensibili che sfruttano al meglio ogni quanto di luce che raccolgono, sfruttando filtri di diversa lunghezza d'onda, spettroscopia e una varietà di altre tecniche avanzate.

Sul campo, abbiamo sviluppato sistemi di ottica adattiva senza precedenti per "sfocare" le distorsioni imposte dall'atmosfera e, in alcuni casi, siamo addirittura andati al di sopra dell'atmosfera e nello spazio. Con occhi migliori, più l'Universo viene messo a fuoco.

Ma c'è un limite a ciò che puoi fare con i telescopi ottici, e tali limiti sono stabiliti dall'Universo stesso. Man mano che l'Universo si espande, la lunghezza d'onda della luce che lo attraversa si allunga, e questo allungamento diventa molto grave quanto più un oggetto è lontano. La luce ultravioletta viene allungata nell'ottico e poi oltre: nell'infrarosso. È qui che entra in gioco il James Webb Space Telescope (JWST). Con i suoi occhi a infrarossi e la sua posizione molto lontana nello spazio, sta davvero rivelando l'Universo come avevamo solo sognato di vederlo, pieno di enormi progressi e sorprese.

Dalla Terra, siamo fortemente limitati dal tipo di luce che può essere trasmessa attraverso l'atmosfera. Possiamo vedere molto bene la luce ottica, ma solo piccole frazioni delle porzioni dello spettro ultravioletto e del vicino infrarosso. Non possiamo vedere quasi nessuna luce a raggi X o gamma, e quasi nessuna luce nel medio infrarosso, nel lontano infrarosso o nelle microonde, prima che le cose diventino di nuovo chiare nella radio. Questo è l'enorme vantaggio dello spazio: non solo rimuovi gli effetti di sfocatura dell'atmosfera terrestre, ma alcune lunghezze d'onda della luce molto importanti sono completamente inosservabili da terra.

Hubble ha fornito una notevole ricchezza di dati, non solo nelle lunghezze d'onda ottiche, ma anche nelle lunghezze d'onda del vicino infrarosso. Il motivo per cui Hubble sembra un "barattolo di latta" da vicino è perché vogliamo che sia freddo: riflettere quanta più luce e calore possibile che lo incontra. La luce infrarossa è ciò che sperimentiamo come calore e sappiamo che se le cose diventano abbastanza calde si illumineranno di luce visibile: rosso, arancione, giallo o anche bianco-blu se fa abbastanza caldo. Anche se non puoi vederlo brillare nella luce visibile, oggetti come il telescopio spaziale Hubble emettono notevoli quantità di luce nell'infrarosso. Di conseguenza, nonostante gli sforzi di riflessione compiuti con Hubble, è in grado di osservare solo fino a circa 2 micron di lunghezza d'onda prima che il rumore termico travolga gli strumenti.

Ecco perché JWST è così straordinario sotto molti aspetti, almeno dal punto di vista astronomico.

Per sondare quelle lunghezze d'onda del medio infrarosso, lo strumento che utilizza quei dati (MIRI: the Mid-InfraRed Instrument) deve essere raffreddato ancora di più; è l'unico sistema che viene raffreddato attivamente a bordo del JWST, fino a circa 6-7 K. JWST, armato di queste capacità, è in grado di vedere galassie troppo distanti, troppo deboli e la cui luce è stata allungata troppo a lungo una lunghezza d'onda dell'Universo in espansione che può essere vista da Hubble.

Ma non sarebbe chiaro quanto sarebbe buono JWST, rispetto ai suoi predecessori, finché non avessimo guardato. Il motivo è perché lo stiamo usando per sondare l'Universo non ancora osservato: dove non disponiamo ancora di dati. Certo, abbiamo aspettative su ciò che pensiamo dovrebbe esserci, ma l'Universo è già stato pieno di sorprese e domande come:

sono tutte domande a cui JWST sarebbe in grado di rispondere per la prima volta.

Ci sono cinque principali proposte del primo anno che hanno cercato di rispondere a queste domande osservando, in profondità, regioni significative dell’Universo extragalattico. Due di essi, Panoramica e COSMOS-Web, non hanno ancora rilasciato alcun risultato. Altri due, GLASS e CEERS, hanno scoperto molte galassie ultra distanti, inclusi esempi di galassie che hanno superato la precedente registrazione di Hubble di GN-z11: una galassia la cui luce è arrivata a noi appena 400 milioni di anni dopo il Big Bang.