Come il telescopio James Webb sta cambiando l'astronomia

Quando un razzo Ariane 5 è decollato dalla Guyana francese il giorno di Natale 2021, trasportava un carico di sogni: il telescopio spaziale James Webb (JWST). Quei sogni appartenevano agli astronomi che speravano di scrutare nello spazio più lontano che mai, in un'epoca in cui si formarono le prime galassie; penetrare nelle nuvole di polvere per assistere alla nascita delle stelle; e per sondare le atmosfere degli esopianeti per vedere se potrebbero sostenere la vita. Dopo più di un anno nello spazio, JWST sta iniziando a trasformare quei sogni in realtà.

Il più recente telescopio spaziale presenta vantaggi significativi rispetto a qualsiasi missione precedente. Innanzitutto le sue dimensioni: JWST presenta uno specchio di 6,5 metri composto da 18 segmenti esagonali placcati oro. Questo colosso raccoglie più di sei volte più luce dello specchio da 2,4 metri del telescopio spaziale Hubble, quindi può registrare la luce dagli oggetti sei volte più velocemente del suo predecessore.

Ma la sensibilità di JWST alla luce infrarossa è il vero punto di svolta. Il telescopio spaziale può visualizzare lunghezze d'onda da 0,6 a 28,5 micrometri, dall'estremità rossa dello spettro visibile al medio infrarosso. L'ottica di Hubble è ottimizzata per registrare la radiazione da 0,09 micrometri (nell'ultravioletto) a 2,5 micrometri (nel vicino infrarosso), con la maggior parte della sensibilità centrata sulla luce visibile. Forse sorprendentemente, nel dominio dell'infrarosso previsto, JWST generalmente non risolve i dettagli più fini di quanto Hubble ottiene nella luce ottica: sebbene la risoluzione aumenti con la dimensione dello specchio, diminuisce anche con la lunghezza d'onda.

L'osservazione nell'infrarosso consente agli astronomi di vedere le galassie che esistevano meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang. Questi oggetti distanti emettono luce ultravioletta e visibile, ma l’espansione dell’universo sposta questa radiazione verso lunghezze d’onda infrarosse più lunghe. Scrutare nell'infrarosso è l'unico modo per osservare queste giovani galassie dalle vicinanze della Terra. Lo stesso vale per le stelle di nuova formazione. La polvere che avvolge i soli neonati disperde la luce visibile, nascondendo ciò che si trova al loro interno, ma lascia passare gran parte della radiazione infrarossa.

Gli esseri umani non possono vedere la radiazione infrarossa. Pertanto, i colori nelle immagini JWST non corrispondono a ciò che l'occhio vedrebbe. In molti casi, gli scienziati mappano le lunghezze d’onda dell’infrarosso più lunghe verso l’estremità rossa dello spettro visibile e le lunghezze d’onda più corte verso il blu, imitando il funzionamento dell’occhio. Ma a volte questo schema viene alterato per mostrare i dettagli sotto una luce più rivelatrice.

Sebbene JWST sia stato lanciato alla fine del 2021, l'osservatorio spaziale ha impiegato 29 giorni per raggiungere la sua casa in orbita attorno al punto Lagrange L2 a circa 930.000 miglia (1,5 milioni di chilometri) dalla Terra, e altri cinque mesi affinché scienziati e ingegneri preparassero il telescopio per il suo lancio. debutto. La maggior parte dei risultati finora provengono da programmi scientifici rilasciati anticipatamente e da proposte del primo ciclo di operazioni scientifiche (Ciclo 1). Continua a leggere per esplorare alcune delle prime scoperte più interessanti del telescopio.

Nonostante la sua attenzione alle galassie lontane e alla formazione stellare, JWST è un osservatorio multiuso. Il suo potente occhio a infrarossi vede i dettagli degli oggetti del sistema solare oltre la portata dei telescopi convenzionali. Le prime osservazioni includono lo studio delle cinture nuvolose sui pianeti giganti di gas e ghiaccio; monitorare le formazioni nuvolose sulla luna più grande di Saturno, Titano; esplorare il clima di Plutone; e sondando molti degli asteroidi più piccoli e degli oggetti transnettuniani che popolano il sistema solare esterno.

JWST ha persino osservato l'asteroide lunare Dimorphos a settembre, quando il Double Asteroid Redirection Test (DART) della NASA si è schiantato contro di esso. L'impatto ha leggermente cambiato l'orbita dell'oggetto attorno al suo corpo genitore, Didymos, aiutando l'agenzia spaziale a valutare la sua capacità di alterare il percorso di asteroidi potenzialmente pericolosi che potrebbero attraversare il percorso della Terra.

Non è inverosimile pensare al telescopio spaziale come a un satellite meteorologico planetario per l'intero sistema solare. Le nostre ultime vedute ravvicinate di Saturno sono avvenute poco prima che la navicella spaziale Cassini si schiantasse contro il pianeta inanellato nel settembre 2017. E nessuna navicella spaziale ha visitato Urano o Nettuno da quando la Voyager 2 li ha sorvolati nella seconda metà degli anni '80. Ma JWST può visualizzare i sistemi tempestosi su questi mondi in modo squisito.