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Johnathan Harris (from Fayetteville, Arkansas, United States) - Back to Forgotten Times

Il viaggio del telescopio spaziale Webb

di Vincenzo Rampolla

Lo spazio come non lo si era mai visto, dopo un viaggio di milioni di chilometri.

Immagini dell’Universo ad altissima precisione, nitide e spettacolari quelle catturate per prime dal telescopio spaziale James Webb Space Telescope (JWST, semplicemente Webb, da James Webb, primo direttore della Nasa e ideatore del centro spaziale di Huston), il più potente strumento lanciato nello spazio e capace di indagare sul passato dell’Universo, fino a 100M anni dopo il Big Bang, bruciando il record di Hubble di 400M anni, precursore a studiare la formazione delle prime galassie e delle prime stelle. È frutto di anni di progettazione della Nasa in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) per gli strumenti e per il vettore Ariane 5, al decollo del 25 dicembre 2021. Webb non è solo 100 volte più sensibile e capace di osservare in maggiore profondità nell’etere, ma è lo strumento con cui si è rivoluzionata l’astronomia consentendo agli scienziati di scoprire l’età dell’Universo: è la guida nella scoperta dello spazio. Il Webb è stato presentato dagli scienziati come un vero pioniere della rivoluzione sulle conoscenze astronomiche. A differenza del telescopio spaziale Hubble, rileva principalmente le lunghezze d’onda dell’infrarosso, e può penetrare nelle nubi di polvere che oscurano le stelle esplose o appena nate e può scrutare nel cosmo più lontano. Come spiegato da Zolt Levay, astronomo e studioso che per decenni ha lavorato sulle immagini di Hubble: Il Webb è molto diverso, dice. Quella che stiamo guardando è luce invisibile.

Per poter osservare nell’infrarosso, gli strumenti del telescopio devono essere mantenuti a una temperatura di - 235°C per evitare che le riprese siano alterate dal calore. È stato allontanato quindi dalla Terra per non essere disturbato dalla sua presenza e dalla Luna, protetto da 5 sottili schermi di alluminio e kapton*, orientati verso il Sole e con superficie pari a un campo da tennis.

Luogo ideale individuato dagli astronomi è stato il punto di Lagrange 2 distante 1,5M km, ove si annullano le forze gravitazionali di Terra e Luna e il satellite può orbitare intorno stabilmente, un mese dal lancio. Per realizzare l’ambizioso progetto del Webb, gli esperti Nasa hanno impiegato anni per collaudare le nuove tecnologie, causando un ritardo di 14 anni con un elevato incremento dei costi. Il Webb si è infatti rivelato telescopio prezioso, con costo superiore a $10 Mld.

È l’immagine dell’universo nell’infrarosso a risoluzione più elevata mai ottenuta. Stiamo guardando più di 13 miliardi di anni indietro, commenta Bill Nelson Direttore della Nasa.

L’aver puntato il telescopio su un ammasso di galassie, dice Adriano Fontana, responsabile della Divisione nazionale astronomia ottica e infrarossa dell’Inaf (Istituto Nazionale di Astrofisica), ci ha permesso di sfruttare il suo effetto di amplificazione della luce per rendere visibili gli oggetti molto distanti dietro l’ammasso stesso. Questi dati ci permetteranno di studiare nel dettaglio come si sono formate le prime galassie, e anche di studiare il mistero della materia oscura che domina l’ambiente dell’ammasso.

Imponente l’organizzazione mediatica dell’evento, presentato in primis dal Presidente Biden al mondo. Oltre alla diretta online, l’ESA ha coordinato anche gli eventi che hanno coinvolto nell’annuncio la comunità astronomica di tutta Europa. Nasa, Esa e Csa hanno anche annunciato che l’osservatorio ha completato le sue attività di collaudo: 4 strumenti scientifici sono ora ufficialmente pronti per la scienza e disponibili per i gruppi di ricerca. Questi potranno avere accesso agli strumenti del Webb per studiare galassie e mondi lontani e scoprire immagini non sempre semplici da comprendere. Il team ha già iniziato a raccogliere i primi dati scientifici. Ogni strumento ha molteplici modalità di funzionamento, usando lenti, filtri, prismi e macchinari specializzati; ciascuno di essi va testato individualmente, calibrato e infine verificato nella configurazione operativa nello spazio. Il primo a essere disponibile è stato il Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (Niriss), strumento canadese, seguito dal Mid-Infrared instrument (Miri), in collaborazione tra gli Usa e un consorzio di Istituti di Ricerca Europea.

* Il kapton è una pellicola usata nei circuiti stampati flessibili e nello strato esterno delle tute spaziali degli astronauti e rimane stabile in un'ampia fascia di temperature: -269 / +400 °C.

È stata poi la volta del Near-Infrared Spectrograph (NirSpec) fornito dall’Esa, e infine l’ultimo strumento validato dagli Usa, è stato la Near Infrared Camera (NirCam).

Vengono descritte in sintesi le prime 5 foto a colori prodotte dal telescopio spaziale James Webb, a conclusione del lungo viaggio, con allineamento e commissioning (verifica documentazione e prestazioni) iniziato 7 mesi fa. I soggetti scelti non sono una sorpresa, poiché la Nasa aveva deciso di anticiparne i nomi a inizio luglio. È sufficiente qualche confronto con le stesse inquadrature prodotte negli anni passati dal telescopio Hubble per coglierne le differenze. Un confronto eccezionale, pensando a Hubble e a quanto si è fantasticato navigando tra le sue istantanee, oggi apparse improvvisamente sfocate (i link di accesso in allegato):

Per prima appare la panoramica sulla nebulosa della Carena, una fra le più grandi e luminose fabbriche di stelle, situata a circa 7.600 anni luce dalla Terra.
Successivamente, lo scopo primario essendo non di sfornare foto straordinarie quanto produrre scoperte scientifiche rivoluzionarie, si ha lo spettro dell’atmosfera dell’esopianeta extrasolare Wasp-96b scoperto nel 2014; si trova a circa 1.150 anni luce dalla Terra, orbita attorno alla sua stella ogni 3,4 giorni, ha una massa pari alla metà di quella di Giove e da oggi si sa con certezza che nel suo cielo c’è vapore acqueo.
Segue un’altra nebulosa, di natura completamente diversa dalla Carena: l’Anello del sud (nota anche con la sigla Ngc 3132). È una cosiddetta nebulosa planetaria, nuvola di gas in espansione che circonda una stella morente. Ha un diametro di quasi 0,5 anni luce, si trova a circa 2.000 anni luce dalla Terra e qui la vediamo osservata con due diversi strumenti di Webb: a sinistra in infrarosso vicino con Nircam, a destra in medio infrarosso con Miri.
In quarta posizione, a circa 290 M di anni luce di distanza dalla Terra, in direzione della costellazione del Pegaso, si ha una celebrity astronomica: il Quintetto di Stephan, noto per essere il primo gruppo compatto di galassie scoperto nel 1877. La vista a raggi infrarossi di Webb ha consentito di spingere l’analisi oltre il velo di polvere che avvolge una delle galassie.
E infine, l’immagine più profonda: il fazzoletto di cielo Smacs 0723, sede di un ammasso di galassie che, agendo da lente gravitazionale**, permette di vedere oggetti così distanti che la loro luce per giungere fino a noi, ha impiegato 13 Mld di anni.

Le prime immagini realizzate dal Webb, commenta Marco Tavani, Presidente dell’Inaf, ci confermano le straordinarie potenzialità di questo strumento spaziale: nebulose, galassie, ammassi di galassie, che ci appaiono con un livello di dettaglio mai visto prima. Ma dopo lo stupore, inizia la fase per cui Webb è stato realizzato: fare scienza e aiutarci a conoscere meglio il nostro Universo. L’Inaf è fortemente coinvolto negli aspetti scientifici di questa missione. I ricercatori e le ricercatrici coordinano 7 programmi tra quelli che utilizzeranno i primissimi dati raccolti durante il primo anno di osservazioni. Altre ne seguiranno. Attualmente, l’Italia è presente in oltre 40 programmi scientifici e ha a disposizione oltre 1.500 ore di tempo osservativo sull’avveniristico osservatorio spaziale. In particolare, l’Inaf con il Webb studierà le nane brune, corpi celesti a metà strada tra pianeti e stelle, la nascita di stelle in ambienti estremi, l’origine dei potenti getti di materia durante la formazione stellare, la genesi delle galassie più estese dell’universo, il ruolo dei buchi neri supermassicci nell’evoluzione galattica e la prima, elusiva generazione di stelle del cosmo. La nostra comunità è orgogliosa di essere parte attiva in questa straordinaria missione.

** In astronomia una lente gravitazionale è una distribuzione di materia, come una galassia o un buco nero, in grado di curvare la traiettoria della luce in transito in modo analogo a una lente ottica, effetto previsto dalla relatività generale di Einstein.

(consultazione: news csa, esa, james webb space telescope, nasa, stsci; marco malaspina inaf, 14 luglio/2022; claudia mignone, luna luciano, inaf 15 luglio 2022). Link di accesso per vedere 5 immagini a piena risoluzione sul sito della Nasa:

Ultimo aggiornamento:21/07/2022 19:57:47