James Webb: le prime 5 immagini mozzafiato a colori

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Immagine scattata dal telescopio spaziale James Webb. Credits: NASA, ESA, CSA, and STScI

Il telescopio spaziale James Webb, realizzato grazie alla partnership tra NASA, ESA (Agenzia Spaziale Europea) e CSA (Agenzia Spaziale Canadese), ha rilasciato le sue prime suggestive immagini a colori, con i rispettivi dati spettroscopici, il 12 luglio 2022 alle ore 10:30 EDT (le 16:30 in Italia).

LE PRIME IMMAGINI A COLORI

  • Nebulosa della Carena (Carina Nebula): essa è una delle nebulose più grandi e luminose del cielo, situata a circa 7.600 anni luce di distanza dalla Terra, nella costellazione meridionale della Carena. Le nebulose sono vivai stellari dove si formano le stelle.

Questo paesaggio di “montagne” e “valli“, punteggiato di stelle scintillanti, è in realtà il confine di una giovane regione di formazione stellare, chiamata NGC 3324 nella Nebulosa della Carena (i picchi più alti delle cosiddette “montagne” misurano circa 7 anni luce). Questa immagine, catturata in luce infrarossa, rivela per la prima volta aree precedentemente invisibili, in cui nascono le nuove stelle.

NGC 3324 è stato ripreso dalla telecamera nel vicino infrarosso (NIRCam) e dallo strumento nel medio infrarosso (MIRI) del James Webb.

Per osservare la Nebulosa della Carena in alta definizione Clicca QUI.

Nebulosa della Carena (Carina Nebula) fotografata dal telescopio spaziale James Webb.
Credits: NASA, ESA, CSA, and STScI
Guarda l’incredibile immagine della Nebulosa della Carena, catturata dal telescopio spaziale James Webb.
Credits: NASA / Space.com
  • Quintetto di Stephan (Stephan’s Quintet): situato a circa 290 milioni di anni luce di distanza, nella costellazione del Pegaso. È noto per essere il primo gruppo di galassie scoperto nella storia. Fu scoperto dall’astronomo francese Édouard Stephan nel 1877.

Il Quintetto di Stephan è un raggruppamento di cinque galassie (quattro sono vicine tra di loro, a 290 milioni di anni luce dalla Terra; la quinta si trova a 40 milioni di anni luce da noi). Questa immagine è un enorme mosaico, contenente oltre 150 milioni di pixel.

La vicinanza tra le galassie fornisce agli astronomi un posto in prima fila per assistere alla fusione e alle interazioni tra le galassie. Il Quintetto di Stephan è un fantastico “laboratorio” per studiare questi processi fondamentali.

La galassia più in alto del gruppo, chiamata NGC 7319, ospita un nucleo galattico attivo, nonché un buco nero supermassiccio 24 milioni di volte la massa del Sole. Esso sta attivamente attirando materiale, e l’energia luminosa che emette equivale a 40 miliardi di Soli.

Per osservare il Quintetto di Stephan in alta definizione Clicca QUI.

Quintetto di Stephan (Stephan’s Quintet) fotografato dal telescopio spaziale James Webb.
Credits: NASA, ESA, CSA, and STScI
  • Nebulosa Anello del sud, NGC 3132 (Southern Ring Nebula): essa è una nebulosa planetaria, nonché una nuvola di gas in espansione, che circonda una stella morente. Ha un diametro di quasi mezzo anno luce e si trova a circa 2.500 anni luce dalla Terra.

La stella più fioca al centro di questa scena ha emesso anelli di gas e polvere per migliaia di anni in tutte le direzioni. Il telescopio spaziale James Webb ha rivelato, per la prima volta, che questa stella è ammantata di polvere.

Per osservare la Nebulosa Anello del Sud in alta definizione Clicca QUI.

Nebulosa Anello del sud, NGC 3132 (Southern Ring Nebula), fotografata dal telescopio spaziale James Webb.
Credits: NASA, ESA, CSA, and STScI
  • WASP-96 b: questo oggetto cosmico è un pianeta gigante al di fuori del nostro sistema solare, composto principalmente da gas. Il pianeta, situato a quasi 1.150 anni luce dalla Terra, orbita attorno alla sua stella ogni 3,4 giorni. Ha circa la metà della massa di Giove e la sua scoperta è stata annunciata nel 2014.

L’esopianeta ha una temperatura di oltre 537 gradi Celsius, e orbita attorno ad una stella simile al Sole. Il telescopio spaziale James Webb ha catturato la firma distintiva dell’acqua, insieme a prove di nuvole e foschia, nell’atmosfera che circonda il pianeta gigante gassoso caldo WASP-96 b.

Le grandi dimensioni, il breve periodo orbitale, l’atmosfera gonfia e la mancanza di luce contaminante da oggetti vicini, rendono WASP-96 b un bersaglio ideale per le osservazioni atmosferiche.

Composizione dell’atmosfera dell’esopianeta gigante gassoso caldo WASP-96b.
Credits: NASA, ESA, CSA, and STScI
Rilevamento dell’esopianeta WASP-96 b, mediante l’osservazione dei cambiamenti di luce della stella.
Credits: NASA, ESA, CSA, and STScI
  • Ammasso di galassie SMACS 0723, la cui luce viene deflessa e amplificata dalla lente gravitazionale costituita dall’ammasso, il quale crea archi e altre forme distorte.

Il presidente Joe Biden ha svelato l’immagine dell’ammasso di galassie SMACS 0723, noto come il primo campo profondo di Webb, durante un evento alla Casa Bianca tenutosi l’11 luglio 2022.

La suddetta immagine, ottenuta dal telescopio spaziale James Webb, è la più profonda e nitida dell’Universo lontano mai ottenuta agli infrarossi. Infatti, le galassie ingrandite dalla lente gravitazionale sono lontane 13,1 miliardi di anni luce dalla Terra.

E non solo: SMACS 0723 ci appare così com’era 4,6 miliardi di anni fa (la distanza è 13,1 miliardi di anni luce per l’espansione dell’Universo). La massa combinata di questo ammasso di galassie agisce come una lente gravitazionale, ingrandendo le galassie molto più lontane dietro di essa. La lente gravitazionale è un effetto previsto dalla teoria della Relatività Generale di Albert Einstein.

Per approfondire nel dettaglio le caratteristiche di questa immagine, è possibile visitare il sito internet del telescopio James Webb (Clicca QUI).

Per osservare l’ammasso di galassie SMACS 0723 in alta definizione Clicca QUI.

SMACS 0723: massicci ammassi di galassie in primo piano che fungono da lente d’ingrandimento naturale (lente gravitazionale) prodotta da un cluster di galassie, che permette di osservare galassie lontanissime nel tempo e nello spazio.
Credits: NASA, ESA, CSA, and STScI
La prima immagine a colori del telescopio spaziale James Webb svelata dal presidente Biden.
Credits: NASA / Space.com

“Il primo campo profondo di Webb non è solo la prima immagine a colori del telescopio spaziale James Webb, è l’immagine a infrarossi più profonda e nitida dell’universo lontano. Questa immagine copre una macchia di cielo delle dimensioni di un granello di sabbia, tenuta a distanza di un braccio. È solo un minuscolo frammento del vasto universo. Questa missione è stata resa possibile dall’ingegno umano, dall’incredibile team di Webb della NASA e dai nostri partner internazionali dell’Agenzia spaziale europea (ESA) e l’Agenzia spaziale canadese (CSA). Webb è solo l’inizio di ciò che possiamo realizzare in futuro quando lavoreremo insieme a beneficio dell’umanità”.
Amministratore della NASA Bill Nelson

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PERCHE’ IL JAMES WEBB SI TROVA NEL PUNTO DI LAGRANGE L2?

I 5 punti di Lagrange, in questo caso L2, sono delle zone del nostro Sistema Solare in cui c’è un vero e proprio “equilibrio gravitazionale”. Detto in modo molto semplice: si può essere “tirati” verso destra dal Sole, e verso sinistra dalla Terra; in questo modo nasce appunto “l’equilibrio gravitazionale”.

Nel punto di Lagrange L2, a 1,5 milioni di chilometri dal nostro pianeta, l’attrazione gravitazionale del Sole e della Terra bilancia la forza centripeta, necessaria affinché un veicolo spaziale si muova con loro. E non solo: questa posizione consente di risparmiare carburante e di avere una comunicazione continua con la Terra. Questo permette anche a Webb di rivolgere il suo schermo solare, nonché la protezione per i raggi solari, sempre verso il Sole, la Terra e la Luna. In questo modo il calore non raggiunge l’ottica del telescopio, la quale è estremamente sensibile.

In altre parole, la parte che è sempre esposta al Sole raggiunge la temperatura di 85 gradi Celsius; la parte che è sempre al buio raggiunge invece la temperatura di -233 gradi Celsius.

Il telescopio James Webb nel punto di Lagrange L2, a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra.
Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

PERCHE’ WEBB E’ UN TELESCOPIO AGLI INFRAROSSI?

Webb è il primo telescopio capace di osservare le primissime galassie, e forse anche alcune delle prime Stelle nate dopo la creazione dell’Universo che conosciamo (dopo il Big Bang).

Per capire l’importanza e la necessità dell’osservazione agli infrarossi, dobbiamo ricordarci che la famosa “espansione dell’Universo”, cominciata dopo il Big Bang, non espande solo lo Spazio, allontanando fra loro Stelle e Galassie, ma espande, o meglio, “stira” anche la luce. Quest’ultima, col passare dei miliardi di anni di viaggio, inizia a subire gli effetti dell’espansione, e quindi viene talmente “stirata” e allungata, da non essere più visibile ai nostri occhi o dai telescopi ottici classici.

La luce visibile ai nostri occhi è formata da onde corte e strette. La luce agli infrarossi è invece formata da onde più lunghe; perciò, per osservare fino a 13,5 miliardi di anni luce, occorre un telescopio che capti queste onde allungate, cioè un telescopio agli infrarossi.

Queste onde hanno viaggiato per 13,5 miliardi di anni per arrivare fino a noi, e nel frattempo hanno subito gli effetti dell’espansione dell’Universo; questo vuol dire che sono partite come luce visibile, cioè con onde corte e strette, ma strada facendo si sono allungate, diventando luce infrarossa.

L’Universo conosciuto è nato 14 miliardi di anni fa con il Big Bang. Con il telescopio Webb potremo quindi vedere la luce proveniente da 13,5 miliardi di anni fa, cioè poco dopo l’inizio di tutto. Con gli attuali telescopi ottici classici, invece, riusciamo a vedere la luce proveniente da 13,2 miliardi di anni fa; ciò vuol dire che con Webb ci spingeremo oltre, molto più vicino alla Genesi.

L’ottica del James Webb.
Credit: NASA’s Goddard Spaceflight Center

COSA STUDIERA’ WEBB?

Il “James Webb Space Telescope”, oltre a studiare le prime galassie e le prime Stelle nate nell’Universo, poco dopo il Big Bang, studierà anche le atmosfere degli esopianeti (i pianeti che ruotano attorno alle altre Stelle), per captare le molecole e gli elementi presenti, e capire così se vi è la possibilità di vita su altri mondi, o se ci fosse un pianeta abitabile. Webb si concentrerà anche sugli asteroidicometepianeti del nostro sistema solare e sulla famosa “Fascia di Kuiper” (situata dopo il pianeta Nettuno, e costituita da migliaia di asteroidi). Qualora vi fosse la possibilità, potrebbe anche scovare qualche buco nero.

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Il telescopio James Webb è stato realizzato grazie alla collaborazione della NASA, dell’ESA (Agenzia Spaziale Europea) e della CSA (Agenzia Spaziale Canadese). Esso è il telescopio spaziale più grande e più potente della storia, formato da 18 specchi esagonali, i quali, una volta aperti e allineati formano un unico grande specchio di 6,5 metri di diametro.

Una curiosità: i 18 specchi esagonali sono realizzati in berillio, con uno strato sottilissimo di oro (l’oro è ottimo per la riflessione della luce agli infrarossi). Ma quanto è sottile lo strato di oro? Appena 1.000 angstroms (100 nanometri); in altre parole, appena 700 atomi, cioè 1000 volte più sottile di un capello umano.

Articolo a cura di Fabio Meneghella