Articolo di Gian Carlo Ruggeri, Autore Ospite de La Lampadina
Lanciato il 24 dicembre 2021 dallo spazioporto europeo di Kourou (Guyana francese) il James Webb Space Telescope (JWST), realizzato in collaborazione fra la NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e CSA (Canadian Space Agency), ha raggiunto il “Punto di Lagrange Terra – Sole L2” a 1.609.344 chilometri dalla Terra. Nel Punto di Lagrange un piccolo oggetto, come una stazione od un veicolo spaziale, può mantenere una posizione fissa rispetto a due oggetti celesti che ruotano attorno a un comune centro di gravità. Questa posizione è stabile: si tratta, quindi, di un luogo peculiare, dal quale osservare gran parte dell’Universo.
JWST, quindi, è destinato ad orbitare in tale punto dello spazio, come accennato, a circa 1,6 milioni di Km dal nostro Pianeta, dal lato opposto al Sole, muovendosi con la stessa velocità di rotazione terrestre e, pertanto, rimanendo fisso rispetto a questa. Tale punto è, in pratica, direttamente “dietro” la Terra, così come vista dal Sole.
Poiché la radiazione infrarossa è essenzialmente calda, i telescopi ad infrarosso (che sono praticamente identici ai telescopi ottici) necessitano di scudi termici e di raffreddamento mediante l’azoto liquido, allo scopo di formare l’immagine. JWST, come un origami, chiamato amichevolmente – per questo – anche “Il telescopio – origami”, una volta giunto in posizione, ha dispiegato il suo scudo termico per essere riparato dal calore del Sole. Possiamo considerare che con le prime immagini a colori, inviate da JWST, ed i dati spettroscopici da lui forniti, sia iniziata una nuova era nell’astronomia.
Le immagini selezionate sono cinque.
Con la prima immagine, catturata all’infrarosso, una composizione a colori di esposizioni multiple, ognuna della durata di circa due ore, JWST ha inviato la più profonda e più acuta configurazione dell’Universo distante; essa mostra un ammasso di galassie, denominato SMAC 0723, con una moltitudine di oggetti. Tale ammasso si vede come era 4,6 miliardi di anni fa; alcune galassie dietro di esso, però, più distanti, risalgono a date anteriori. La spettroscopia ha rivelato una galassia la cui luce, per giungere fino a JWST, ha impiegato 13,1 miliardi di anni (la velocità della luce è di 299 792 458 m/s = 1079252848,8 km/h).
Con la seconda immagine, ottenuta attraverso il grande specchio ed i precisi strumenti di JWST, è possibile disporre di misure minuziose dell’atmosfera di un pianeta gigante e gassoso al di fuori del sistema solare (esopianeta), orbitante attorno ad una Stella simile al Sole; tale pianeta, denominato WASP-96, è situato nella nostra galassia a 1150 anni luce dalla Terra. Lo spettro della luce rivela la chiara firma dell’acqua. L’intensità del segnale rilevato da JWST indica il ruolo significativo del telescopio nella funzione di ricerca di pianeti potenzialmente abitabili nel futuro. Le capacità visive di JWST mostrano l’evidenza di foschia e di nubi che precedenti studi non avevano permesso di rilevare. L’osservazione, basata sui sottili decrementi nella luminosità di precisi colori della luce, mette in risalto la presenza di specifiche molecole gassose ed è la più dettagliata del genere; essa dimostra la peculiare abilità del telescopio nell’analizzare le atmosfere lontane centinaia di anni luce.
La terza immagine presenta dei particolari della nebulosa Southern Ring (Anello del Sud – NGC 3132): essa è composta da due stelle; due apparati fotografici imbarcati su JWST (NIRCam – Near-Infrared Camera e MIRI– Mid-Infrared Instrument) ne hanno catturato l’ultima immagine. Questa nebulosa planetaria, una nube di gas in espansione che circonda una stella morente, dista da JWST circa 2500 anni luce. Le nebulose planetarie sono degli strati di polvere e gas scacciati da stelle che muoiono; comprendere la struttura chimica di tali strati servirà a capire meglio la suddetta fase delle stelle. L’immagine all’infrarosso di JWST caratterizza dettagli nuovi in questo sistema complesso. Nell’immagine, le due stelle che sono bloccate insieme in un’orbita stretta, modellano il paesaggio locale. La seconda delle due stelle è circondata da polveri. La stella più brillante si trova ad uno stadio primario della sua evoluzione e probabilmente espellerà la sua nebulosa planetaria nel futuro. Dalla nascita alla morte come nebulosa planetaria, JWST può analizzare i gusci di gas e polveri espulsi delle stelle che invecchiano: essi potranno viaggiare attraverso lo spazio per miliardi di anni e divenire, un giorno, una nuova stella od un pianeta.
La quarta immagine è una commistione di 1000 immagini ed è denominata Stephan’s Quintet, gruppo compatto di cinque galassie all’interno della Costellazione di Pegaso, già scoperto nel 1887 dall’astronomo francese Édouard Jean-Marie Stephan, da cui il nome. Le stelle derivano da gas e polveri, contribuiscono ad essi, in quantità di massa, vorticando attorno alle galassie. Le polveri evolvono nel tempo e JWST può studiare le galassie vicine e dinamiche, interagenti, per vedere la polvere in azione. In questo modo gli astrofisici possono dare uno sguardo raro, con dettagli senza precedenti, a come le galassie agenti fra loro inneschino la formazione di stelle l’una nell’altra e come venga interessato il gas in tali galassie.
La quinta immagine mostra la nebulosa della Carena, situata a circa 7600 anni luce dalla Terra. Lo sguardo di JWST a queste “Scogliere cosmiche”, svela le primissime rapide fasi, finora nascoste, della formazione delle stelle. Osservando con un dettaglio finora non raggiunto questa regione di formazione di esse, grazie all’elevata sensibilità di JWST alla radiazione infrarossa, il telescopio può indagare su nuove stelle in formazione, studiando l’insieme di gas e polveri che le crea.
