di William Giroldini. Questo telescopio ci aiuterà a individuare galassie lontane e a comprendere i grandi misteri della creazione.
Si potrebbe senz’altro dire che il telescopio spaziale James Webb (in inglese James Webb Space Telescope, JWST) è una delle più sofisticate creazioni dell’ingegno umano, un oggetto che può permettere grandi avanzamenti della nostra conoscenza di come è fatto l’Universo.
Si tratta di un telescopio spaziale per l’astronomia a raggi infrarossi, lanciato il 25 dicembre 2021 dallo spazioporto della Guiana frances, e trasportato in orbita da un razzo Ariane.
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). La sua costruzione ha richiesto dieci anni di lavoro.
Attualmente (ottobre 2022) il telescopio è già in posizione operativa a circa un milione e mezzo di kilometri dalla Terra, in un punto dello spazio detto Lagrange L2.
Il telescopio Webb ha aperto nuovi orizzonti per l’astronomia a raggi infrarossi grazie a tecnologie di progettazione d’avanguardia. È il più grande telescopio mai inviato nello spazio, e amplierà i risultati incredibili ottenuti dal famoso telescopio Hubble.
Le innovazioni del nuovo telescopio
Le innovazioni rispetto ai precedenti telescopi spaziali sono il grande specchio primario di 6,5 metri, per studiare lunghezze d’onda nella banda infrarossa.
Inoltre la presenza di un ampio scudo termico per il mantenimento di una temperatura operativa molto bassa per bloccare le interferenze da sorgenti di calore quali ad esempio il Sole, e la Luna.
Inoltre non risente delle interferenze emesse dalla Terra essendo a grande distanza da essa.
Il telescopio può comunicare continuamente con il centro di controllo ed effettuare un’ininterrotta raccolta di dati non essendo ostacolato dall’interferenza oscuratrice dell’orbita lunare.
A cosa serve questo telescopio
Il Webb possiede la più sofisticata tecnologia per raccogliere immagini (principalmente nell’infrarosso) delle stelle e delle galassie più lontane che popolano il nostro Universo.
La speranza è di poter comprendere i grandi misteri della creazione stessa dell’Universo, che secondo la teoria del Big-Bang si calcola abbia avuto inizio circa 13.8 miliardi di anni fa. In particolare, il Webb Telescope si spera sia in grado di mostrare direttamente le immagini delle primissime galassie (costituite da milioni di stelle) che si sono formate nell’universo circa 400 milioni di anni dopo il Big-Bang.
Ma come è possibile vedere immagini risalenti a un tempo così remoto. Nella comune percezione della realtà quotidiana, di certo non vediamo direttamente le immagini di ieri o anche solo di un minuto fa: vediamo coi nostri occhi le immagini del mondo in questo istante (non contano in questo caso le immagini registrate con mezzi tecnologici).
Ma in astronomia, quanto più vediamo un oggetto lontano, tanto più lo vediamo come era nel passato. Per esempio quando guardiamo in alto nel cielo il Sole, lo vediamo come era 8 minuti fa. Infatti occorrono 8 minuti affincè la luce del sole arrivi fino a noi.
E anche la stella più vicina a noi (Alfa Centauri) la vediamo come era 4 anni fa (la distanza di Alfa Centauri infatti è di 4 anni-luce). Più si guarda lontano coi telescopi, più si vede nel passato. È questa una delle caratteristiche più affascinanti della astronomia, che ci permette di vedere anche in un lontano passato nel nostro presente.
Le frontiere della ricerca
Una volta raggiunta la posizione prevista nello spazio, il telescopio ha subito un processo lungo mesi per dispiegare tutti i suoi componenti, incluso uno schermo solare delle dimensioni di un campo da tennis, e per allineare i suoi specchi e calibrare i suoi strumenti. Con Webb ora perfettamente pronto a lavorare, gli astronomi si dedicheranno a un elenco selezionato di progetti scientifici che esplorano l’evoluzione delle galassie, i cicli di vita delle stelle, le atmosfere di esopianeti distanti e le lune del nostro sistema solare esterno.
La ricerca di vita negli altri pianeti
Oltre alle immagini, Webb raccoglie dati dall’universo sotto forma di spettri, ovvero caratteristiche particolari della luce ricevuta. Se osserviamo un pianeta, gli spettri ci informano sulla composizione chimica, temperatura, distanza e velocità del pianeta stesso. Gli spettri sono meno spettacolari, ma forniscono piu’ informazioni delle immagini, infatti gli astronomi dicono che se un’immagine vale cento parole, uno spettro vale mille immagini.
Osservare i pianeti extrasolari dalla enorme distanza a cui si trovano è quasi impossibile, ma col Webb alcuni dei più vicini diventano visibili ed è già stato possibile osservarne uno la cui atmosfera e’ molto ricca di anidrice carbonica e vapore di acqua. La identificazione di queste sostanze (acqua, anidride carbonica, ammoniaca etc) diventa possibile grazie alla capacità di rilevare gli spettri nell’infrarosso del telescopio. Ogni sostanza chimica infatti assorbe ed emette luce infrarossa e visibile in modo caratteristico.
Le galassie lontane
Alcune immagini di “campo profondo” ovvero immagini fatte con una lunga esposizione in una zona apparentemente buia del cielo, hanno mostrato invece un gran numero di galassie lontanissime di luminosità molto debole. Esse si collocano vicino al momento della formazione delle prime galassie (meno di 400 milioni di anni dal Big-Bang).
L’universo di allora era più denso, cioè conteneva più materia per unità di volume, ma poi con la espansione dell’Universo stesso (che contina tuttora) le galassie si stanno allontanando le une dalle altre, a parte quelle più vicine a noi, di cui una (la galassia di Andromeda) ci sta venendo addosso alla velocità di 120 chilometri al secondo.
Ma non preoccupatevi (per il momento): lo scontro è previsto fra circa 4 o 5 miliardi di anni, tanta è la distanza che separa le due galassie.
Anche all’interno di una galassia la materia è (in media) molto rarefatta, mentre presenta una densità altissima nelle stelle di neutroni e nei buchi neri.
In questo ultimo caso la densità della materia supera quella dei nuclei atomici e la forza di gravità diventa così alta che nemmeno la luce riesce a fuggire via dalla superfice di un buco nero (detto Orizzonte degli Eventi), oltre la quale nessun evento può influenzare un osservatore esterno.
Il Webb cercherà di sondare anche questi misteriori oggetti, che diventano visibili solo grazie alla materia (polvere e gas) che cade su di essi emettendo luce per l’altissima temperatura raggiunta dalla materia in caduta prima dell’orizzonte degli eventi. In realtà sono tantissimi i misteri che il Webb potrebbe aiutarci a disvelare.
Per esempio che cosa causa una espansione accelerata dell’Universo? Quale è la natura della cosidetta “Materia Oscura”?, quale è la natura della cosidetta “Energia Oscura”? Tutte queste sono questioni aperte che stanno impegnando gli astronomi da decenni, con molte e diverse teorie formulate per spiegare questi misteri. Ma con le osservazioni del Webb potrebbe essere possibile separare le ipotesi giuste da quelle sbagliate. Così funziona la Scienza.
Il telescopio ora si trova a 1,5 milioni di chilometri da qui, in un punto chiamato Lagrange 2. Lì gira attorno al Sole alla stessa velocità della Terra, quindi la sua posizione rimane stabile. Terra, Sole e Luna restano sempre dietro di lui. Il loro calore viene schermato da uno scudo grande quanto un campo da tennis, Webb infatti deve restare sempre freddo, a meno 230° per poter rivelare le più deboli e lontane galassie e pianeti extrasolari.
Webb ci ha già inviato un gran numero di immagini bellissime del cosmo ad alta risoluzione come mai era stato possibile ottenere prima d’ora. Eccone di seguito alcune.
Tutte le immagini sono tratte dal sito della NASA
