martedì, Gennaio 31, 2023
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Come il James Webb Space Telescope ha cambiato l’astronomia in un solo anno

Nonostante i dibattiti sulla denominazione e la storia del telescopio, una cosa è diventata abbondantemente chiara quest’anno: l’abilità scientifica di JWST è notevole. Iniziando le sue operazioni scientifiche nel luglio 2022, ha già consentito agli astronomi di ottenere nuove visioni e scoprire misteri su una vasta gamma di argomenti spaziali.

L’obiettivo più urgente di JWST è uno dei progetti più ambiziosi nella storia recente dell’astronomia: guardare indietro ad alcune delle prime galassie, che si sono formate quando l’universo era nuovo di zecca.

Migliaia di galassie inondano questa immagine nel vicino infrarosso dell'ammasso di galassie SMACS 0723 Immagine: NASA, ESA, CSA, STScI
Il primo campo profondo di Webb (immagine NIRCam)

Poiché la luce impiega tempo per viaggiare dalla sua sorgente fino a noi qui sulla Terra, osservando galassie estremamente distanti, gli astronomi possono, in effetti, guardare indietro nel tempo per vedere le prime galassie che si sono formate più di 13 miliardi di anni fa.

Sebbene ci sia stato un dibattito tra gli astronomi sull’accuratezza di alcuni dei primi rilevamenti delle prime galassie – lo strumento di JWST non era stato completamente calibrato, quindi c’era un certo margine di manovra sull’età esatta delle galassie più lontane – recenti scoperte hanno supportato il idea che JWST abbia individuato galassie dai primi 350 milioni di anni dopo il Big Bang.

Ciò rende queste le prime galassie mai osservate e avevano in serbo alcune sorprese, come essere molto più luminose del previsto. Ciò significa che c’è molto altro da imparare su come si formano le galassie nell’universo primordiale.

Queste prime galassie vengono identificate utilizzando sondaggi e immagini di campo profondo , che utilizzano Webb per osservare ampie zone di cielo che a prima vista potrebbero sembrare vuote. Queste aree non hanno oggetti luminosi come i pianeti del sistema solare e si trovano lontano dal centro della nostra galassia, consentendo agli astronomi di guardare nelle profondità dello spazio per individuare questi oggetti estremamente lontani.

JWST è stato in grado di rilevare per la prima volta l’anidride carbonica nell’atmosfera di un esopianeta e recentemente ha scoperto anche una miriade di altri composti nell’atmosfera del pianeta WASP-39b, tra cui vapore acqueo e anidride solforosa. Ciò significa non solo che gli scienziati possono vedere la composizione dell’atmosfera del pianeta, ma possono anche vedere come l’atmosfera interagisce con la luce della stella ospite del pianeta, poiché l’anidride solforosa viene creata da reazioni chimiche con la luce.

Conoscere le atmosfere degli esopianeti è fondamentale se vogliamo trovare pianeti simili alla Terra e cercare la vita. Gli strumenti della generazione precedente possono identificare gli esopianeti e determinare informazioni di base come la loro massa o diametro e quanto lontano orbitano dalla loro stella. Ma per capire come sarebbe essere su uno di questi pianeti, dobbiamo conoscere le loro atmosfere. Con i dati di JWST, gli astronomi saranno in grado di cercare pianeti abitabili ben oltre il nostro sistema solare.

Gli anelli di Giove catturati dal telescopio spaziale. Immagine: NASA
Gli anelli di Giove catturati dal telescopio spaziale.

Non sono solo i pianeti lontani che hanno attirato l’attenzione di JWST. Più vicino a casa, JWST è stato utilizzato per studiare i pianeti nel nostro sistema solare, inclusi Nettuno e Giove , e presto sarà utilizzato anche per studiare Urano. Osservando nella gamma degli infrarossi, JWST è stato in grado di individuare caratteristiche come le aurore di Giove e una visione chiara della sua Grande Macchia Rossa. E l’elevata precisione del telescopio significava che poteva visualizzare piccoli oggetti anche contro la luminosità dei pianeti, come mostrare gli anelli di Giove raramente visti. Ha anche preso l’immagine più nitida degli anelli di Nettuno in più di 30 anni.

Un’altra importante indagine eseguita da JWST quest’anno è stata quella su Marte. Marte è il pianeta al di fuori della Terra meglio studiato, avendo ospitato numerosi rover, orbiter e lander nel corso degli anni. Ciò significa che gli astronomi hanno una comprensione abbastanza buona della sua composizione atmosferica e stanno iniziando a conoscere il suo sistema meteorologico. Marte è anche particolarmente difficile da studiare per un telescopio spaziale sensibile come JWST perché è così luminoso e così vicino. Ma questi fattori lo hanno reso il banco di prova perfetto per vedere di cosa era capace il nuovo telescopio.

JWST ha utilizzato sia le sue telecamere che i suoi spettrografi per studiare Marte, mostrando la composizione della sua atmosfera, che corrispondeva quasi perfettamente al modello previsto dai dati attuali, dimostrando quanto siano accurati gli strumenti di JWST per questo tipo di indagine.

Un altro obiettivo di JWST è conoscere il ciclo di vita delle stelle, che gli astronomi attualmente comprendono a grandi linee. Sanno che nuvole di polvere e gas formano nodi che raccolgono più materiale e collassano per formare protostelle, per esempio, ma esattamente come ciò avvenga necessita di ulteriori ricerche. Stanno anche imparando a conoscere le regioni in cui si formano le stelle e perché le stelle tendono a formarsi in gruppi.

JWST è particolarmente utile per studiare questo argomento poiché i suoi strumenti a infrarossi gli consentono di guardare attraverso nuvole di polvere per vedere all’interno delle regioni in cui si stanno formando le stelle. Immagini recenti mostrano lo sviluppo delle protostelle e delle nubi che si staccano e osservano regioni di intensa formazione stellare, come i famosi Pilastri della Creazione nella Nebulosa Aquila. Immaginando queste strutture in diverse lunghezze d’onda , gli strumenti JWST possono vedere diverse caratteristiche della polvere e della formazione stellare.

Questa immagine mostra una galassia a spirale dominata da una regione centrale luminosa. La galassia ha sfumature blu-viola con regioni rosso-arancio piene di stelle. È visibile anche un grande picco di diffrazione, che appare come uno schema a stella sulla regione centrale della galassia. Molte stelle e galassie riempiono la scena sullo sfondo ESA/Webb, NASA e CSA, L. Armus,
NGC 7469

Parlando dei pilastri della creazione, una delle più grandi eredità di JWST nella mente del pubblico sono le straordinarie immagini dello spazio che ha catturato. Dall’entusiasmo internazionale per la rivelazione delle prime immagini del telescopio a luglio alle nuove vedute di luoghi iconici come i Pilastri, quest’anno le immagini di Webb sono state ovunque.

Oltre alla splendida Nebulosa Carena e al primo campo profondo , altre immagini che meritano un minuto di riflessione includono le forme scolpite dalle stelle della Nebulosa Tarantola , gli “anelli degli alberi” polverosi della stella binaria Wolf-Rayet 140 e il bagliore ultraterreno di Giove nell’infrarosso .

E le immagini continuano ad arrivare: proprio la scorsa settimana è stata rilasciata una nuova immagine che mostra il cuore luminoso della galassia NGC 7469.

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