Esattamente un anno fa, gli astronomi pubblicarono le prime immagini scientifiche realizzate con il telescopio James Webb, che provocarono euforia in molte persone.
I mesi successivi portarono anche fotografie rivoluzionarie del cielo, ognuna delle quali spinse i confini della nostra conoscenza dell'astronomia, arricchendo la nostra comprensione dell'universo.
Non hai l'impressione che a poco a poco si parli sempre meno del telescopio Hubble e si ricevano per lo più nuovi messaggi relativi alle osservazioni di James Webb? Questa è solo un'impressione. Ma il fatto è che il telescopio spaziale Hubble non ha scattato foto con la migliore risoluzione, e talvolta addirittura sfocate, quindi le immagini iconiche (la Nebulosa Chiglia, i Pilastri della Creazione, la regione di formazione stellare nella Piccola Nube di Magellano) ora stare molto meglio. Dopotutto, è giunto il momento per progetti completamente nuovi, anche per le osservazioni in profondità spazio. Pertanto, si può scrivere all'infinito sul lavoro del telescopio di James Webb. Naturalmente, questo non significa che Hubble se ne sia andato, sta ancora lavorando valorosamente nello spazio, ma è giunto il momento per il suo successore.
Ricordiamo tutti la foto del telescopio di James Webb nella stanza a terra con il visore solare dispiegato, la cui efficacia dipende dalla sua posizione in orbita attorno al punto L2. E ora è da qualche parte nelle profondità dell'universo, studiando il cosmo e fotografando oggetti interessanti.
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Presto appariranno nuovi telescopi spaziali, ma il Webb rimarrà il migliore
Webb (ufficialmente JWST o James Webb Space Telescope) tra pochi mesi riceverà un altro compagno in un'orbita vicina intorno a L2, a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra: il telescopio Euclid per un'indagine su larga scala del cielo, che cercherà segni di l'esistenza di energia oscura e materia oscura Qualche anno dopo, al telescopio Euclide si unirà un altro telescopio: Nancy Grace Roman (Nancy Grace Roman - gemello di Hubble), che entrerà nell'orbita terrestre. Tuttavia, è il James Webb che rimarrà a lungo il più grande telescopio spaziale, con la migliore capacità di visualizzare i dettagli sia del cosmo più vicino (il Sistema Solare) sia degli angoli più remoti dell'universo.
Entro la fine dell'anno segnerà un altro anniversario speciale: 30 anni da quando il telescopio Hubble è stato sottoposto a "chirurgia oculare", l'installazione di uno strumento che corregge l'immagine sfocata creata da uno specchio lucidato in modo improprio. Ciò è stato fatto nel dicembre 1993, più di tre anni dopo che questo telescopio è stato lanciato in orbita.
Il telescopio di James Webb non presentava tali problemi e le prestazioni dei suoi strumenti superavano le più rosee aspettative degli astronomi. Sì, scienziati e ingegneri hanno avuto un anno per affrontare alcuni primi momenti di stress, poiché alcuni elementi relativi allo strumento MIRI per le osservazioni nel medio infrarosso hanno fallito due volte (nell'estate del 2022 e nella primavera del 2023). Come lo strumento NIRISS (inverno 2023), i cui problemi sono stati causati dai raggi cosmici.
Tuttavia, l'investimento in James Webb ha dato buoni frutti. Il telescopio, secondo i dati ufficiali, è costato 10 miliardi di dollari. Questo importo può essere paragonato, ad esempio, a 13 miliardi di dollari, che costano la costruzione della più moderna portaerei della flotta statunitense: la USS Gerald R. Ford. Non è un paragone perfetto, ma mostra come il valore del denaro differisce in astronomia e tecnologia militare.
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Cosa hanno prodotto 12 mesi di osservazioni al telescopio?
Puoi leggere di più sul telescopio, come è costruito, i suoi segreti, le polemiche legate al nome in nostri testi precedenti. Ma è tempo di riassumere i risultati dell'anno di osservazioni, evidenziare le scoperte più interessanti e mostrare il loro impatto sull'astronomia.
I vantaggi che Webb ha dato agli astronomi sono la possibilità di vedere oggetti già noti con una risoluzione ancora maggiore e di vedere ciò che prima sfuggiva alla nostra attenzione. Pertanto, gli astronomi hanno ricevuto molti dati che consentiranno loro di migliorare le teorie esistenti o crearne di nuove. Anche se sembra molto banale, i risultati di Webb hanno richiesto la collaborazione di ingegneri e scienziati di tutto il mondo.
Di seguito presentiamo una raccolta delle immagini più interessanti di telescopio James Webb, ricevuto finora in 12 mesi di osservazioni.
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Cosa ricerca Webb? Dagli asteroidi più vicini al buco nero più lontano
Le prime osservazioni comparative hanno mostrato il valore di poter vedere il cosmo simultaneamente nel vicino infrarosso e nel medio infrarosso, dove si possono vedere strutture molto più fredde, appena visibili. Non stiamo parlando solo degli iconici Pilastri della Creazione, ma anche dell'osservazione degli oggetti del Sistema Solare. Il telescopio James Webb ha già esplorato Giove e Saturno, fornendo le migliori immagini degli anelli di polvere di Nettuno, così come Urano e le sue numerose lune. Come il telescopio Webb ha visto Urano e i suoi anelli può essere visto nell'immagine espansa con i satelliti più grandi contrassegnati:
Oltre ai pianeti, il telescopio James Webb ha preso di mira anche le lune di Saturno, tra cui la superficie e le nuvole di Titano e il ghiacciato Encelado, dove le emissioni di ghiaccio, vapore acqueo e composti organici che costituiscono il torio attorno al pianeta sono state osservate molto bene.
Webb ha anche permesso agli scienziati di osservare la collisione della sonda DART con l'asteroide Dimorphos lo scorso autunno, e quest'anno ha contribuito a confermare l'esistenza di una categoria particolarmente rara di comete originate dalla fascia di asteroidi tra Marte e Giove. Gli asteroidi più piccoli osservati da Webb in quella regione hanno un diametro di circa 100 m.
Eravamo interessati all'osservazione della cometa Read dal telescopio Webb. È molto interessante per gli astronomi perché contiene acqua. Anche se non dovrebbe esserlo, data l'orbita della cometa nella fascia degli asteroidi, che è molto più vicina al Sole rispetto alle orbite delle comete oltre Nettuno. Ci sono visualizzazioni e conclusioni nei media che sono ancora più impressionanti, ma gli astronomi sono contenti di un diagramma come quello nella foto sopra.
Gli astronomi hanno anche puntato il telescopio su pianeti extrasolari. A gennaio, il telescopio Webb ha scoperto il primo pianeta di questo tipo, che sembra simile alla Terra, sebbene ruoti attorno al suo sole in un'orbita molto stretta con un periodo di due giorni. Con osservazioni all'infrarosso, James Webb è stato in grado di misurare la temperatura sulla superficie del pianeta roccioso Trappist-1b e ha osservato il disco di polvere attorno alla giovane stella AU Microscopii, che subisce un'evoluzione dinamica dopo la formazione del pianeta. Ognuna di queste osservazioni vanta la migliore risoluzione dei dati. Gli spettroscopi di Webb hanno anche scoperto atmosfere planetarie insolite, come l'atmosfera di silicato attorno al pianeta VHS 1256b.
La nuvola molecolare Chamaeleon I sembra impressionante nella foto:
Per quanto riguarda le stelle, il telescopio Webb può raggiungere regioni in cui in futuro si formeranno giovani stelle, come la nube molecolare Chamaeleon I, dove è stato rilevato il ghiaccio, oltre a numerosi composti organici complessi che indicano la formazione di pianeti intorno alle stelle, che in futuro potrebbe essere l'inizio di una vita sviluppata. Nella Nebulosa di Orione, a 1350 anni luce di distanza, il telescopio James Webb ha scoperto il composto più complesso, il catione metilico, il punto di partenza per la formazione di forme complesse di carbonio.
Ecco come appare la regione della Nebulosa di Orione, dove gli spettroscopisti hanno scoperto la particella carboniosa più complessa conosciuta al di fuori del Sistema Solare. Immagini da NIRCam (vicino infrarosso) e MIRI (medio infrarosso):
Oltre a osservare le prime fasi della formazione stellare, come L1527, il telescopio Webb ha osservato anche le fasi finali della vita delle stelle, come la massiccia e calda Wolf-Rayet 124, che in futuro diventerà una supernova. In entrambi i casi sono stati registrati dettagli precedentemente invisibili di questi oggetti.
Basta guardare queste meravigliose foto, dove a sinistra c'è la formazione, la nascita di una stella, ea destra c'è la fase finale della vita di una vecchia stella:
Grazie allo strumento nel medio infrarosso del MIRI, tra le tante belle immagini si possono vedere anche i resti della supernova Cassiopea A. Sebbene siano stati visti molte volte prima, è stato il telescopio Webb a produrre immagini molto più nitide. E questo permetterà di capire di più sui processi che portano alle esplosioni di supernova, perché formano materia simile a quella da cui un tempo si era formata la Terra.
Guarda come il telescopio ha visto Cassiopea A. A proposito, è stato possibile vedere questa nebulosa con le telecamere nel medio infrarosso del MIRI.
Il sistema solare, gli oggetti della Via Lattea sono l'area di osservazione più vicina del telescopio Webb. Nell'ultimo anno il telescopio ha osservato anche altre galassie molto più lontane, come Andromeda e le Nubi di Magellano. E quelli in cui è possibile osservare chiaramente i dettagli, ad esempio le strisce di polvere nella galassia NGC 1433, che dista 46 milioni di anni luce, e analizzare l'evoluzione degli ammassi stellari sulla base delle osservazioni. E quelli che si trovano a una distanza di miliardi di anni luce da noi, per i quali si possono osservare solo le loro sagome e la composizione generale.
Le foto davvero nitide ci permettono di vedere i dettagli della struttura polverosa nel medio infrarosso della galassia NGC1433. L'immagine è stata scattata nell'ambito del progetto PHANGS (High Angular Resolution Physics in Nearby Galaxies).
Tuttavia, anche in quest'ultimo caso, la gamma di Webb è migliore di qualsiasi strumento a nostra disposizione oggi. È questo strumento all'avanguardia che ci consente di mostrare strutture che non abbiamo mai visto prima.
Questi includono ammassi di galassie originati nell'universo primordiale, giovani galassie che stanno appena raccogliendo materiale dalle loro prime supernove e le più distanti e una delle prime galassie dell'universo (300-500 milioni di anni dopo il Big Bang). Si tratta di strutture in cui le stelle si formano intensamente e che esistevano già quando gli spazi intergalattici erano pieni di materia non ancora completamente ionizzata. Questa fase, quando l'universo è diventato lentamente trasparente alla luce, la osserviamo nelle immagini scattate dal telescopio James Webb.
Nell'osservare questi oggetti lontanissimi, Webb è aiutato anche dalla natura, o più precisamente dal fenomeno del lensing. L'esempio più perfetto di ciò è un'immagine del superammasso Pandora (o Abell 2744), che contiene numerose galassie lente quando l'universo aveva diverse centinaia di milioni di anni. Rispetto al telescopio Hubble, è possibile ottenere immagini dello spazio profondo da oltre 50 sorgenti luminose con esposizioni della durata di poche ore anziché di giorni. Questa è un'enorme accelerazione dell'osservazione.
Il telescopio James Webb ha catturato in fotografie il superammasso della galassia di Pandora. Nel caso della lente gravitazionale, anche il più piccolo aumento di risoluzione è prezioso per modellare il fenomeno e stimare la distanza effettiva delle galassie lente.
Potendo osservare gruppi di tali primi oggetti, Webb è stato in grado di rilevare i grani della struttura cosmica. Consiste in ammassi di galassie che si trovano nello spazio, separati da vuoti (tuttavia, in pratica, queste non sono regioni senza materia). Questi studi sono condotti nell'ambito del progetto Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), che ha permesso di osservare il buco nero più antico, che esiste già 570 milioni di anni dopo la formazione del nostro universo.
Le osservazioni di buchi neri distanti al centro delle galassie vengono effettuate utilizzando la tecnologia della micro-apertura, diverse volte lo spessore di un capello umano, che può essere aperta e chiusa. Ciò consente a Webb di osservare gli spettri di un massimo di 100 galassie contemporaneamente, accelerando notevolmente il lavoro e fornendo agli astronomi enormi quantità di dati, molti dei quali devono ancora essere analizzati.
Spettri di diverse galassie ottenuti contemporaneamente utilizzando la tecnologia delle microaperture. Potrebbe non sembrare molto interessante per il dilettante, ma gli astronomi potrebbero scrivere un intero libro basandosi solo su questa immagine.
Di seguito è riportato un viaggio in 290D nella galassia Maisie, che esisteva quando l'universo aveva solo 5000 milioni di anni. Mostra la differenza nelle distanze fino a 200 galassie nella piccola parte del cielo osservata da CEERS. Spostandoci dalla galassia più vicina a Maisie, torniamo indietro nel tempo di XNUMX milioni di anni.
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Foto dell'anniversario - Regione di formazione stellare di Rho Ophiuchi
"Nel suo primo anniversario, il James Webb Space Telescope ha mantenuto la sua promessa di aprire l'universo, offrendo all'umanità un affascinante tesoro di immagini e scienza che durerà per decenni", ha dichiarato Nicola Fox, capo scienziato della NASA, riassumendo il primo anniversario delle osservazioni. Ed è difficile non essere d'accordo con queste parole.
Per il suo anniversario, il telescopio Webb ha fotografato la regione di formazione stellare Ro Ophiuchus, una delle regioni più luminose della Via Lattea. Molte stelle si stanno appena formando e sono nascoste nelle nuvole di polvere che dominano la regione giallo-arancio dell'immagine. Tranne una che è riuscita a brillare attraverso la polvere, le altre sono circa 50 stelle simili o più piccole del Sole.
Quelle stelle che in qualche modo nascono si rivelano ai nostri occhi nel momento in cui, brillando per la prima volta, iniziano a disperdere la materia circostante.
Questo può essere visto nell'immagine sotto forma di getti rossi e viola (strisce) di idrogeno molecolare che si irradiano in due direzioni dalla posizione delle stelle. Grazie al telescopio James Webb, in questa regione è stato osservato per la prima volta un numero così elevato di getti sovrapposti.
La Nebulosa Rho Ofiuco si trova a 390 anni luce di distanza nella costellazione dell'Ofiuco. Osservarla con attrezzature amatoriali richiede fotografie a lunga esposizione, ma puoi provare a trovare una stella vicina con lo stesso nome della nebulosa senza fotocamera. La sua luminosità è di magnitudine 4,6. Ciò significa che può essere visto lontano dalle luci della città con una buona visibilità anche ad occhio nudo. E se non ad occhio nudo, sicuramente con il binocolo.
In condizioni più difficili, dobbiamo accontentarci delle osservazioni della stella Antares nella costellazione dello Scorpione, che si trova anche nelle vicinanze della nebulosa. L'estate è il momento migliore per osservare questi oggetti in Ucraina, perché allora sono visibili in basso sopra l'orizzonte meridionale.
E il telescopio James Webb continua il suo viaggio attraverso l'universo, studiando nuove stelle, ammassi e nebulose. Potrà guardare nel passato dell'Universo, scoprire come nascono stelle e pianeti, il che ci permetterà di comprendere meglio l'origine del nostro pianeta Terra.
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