Cosa sarà in grado di rilevare il telescopio Webb?

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Mi sto informando sul James Webb Space Telescope da un po’ di giorni perché mi sono fatto l’idea che sia un importante passo avanti nell’esplorazione spaziale e della tecnologia. L’articolo più convincente l’ho trovato su Quora che, ogni tanto (non sempre) ha degli articoli validi. Come sapete, il Quatermass è un blog di fantascienza che non disdegna la divulgazione scientifica o la riflessione sulla scienza (e sulla letteratura di anticipazione). Lascio pertanto la parola a Gianluca Liorni, appassionato di astronomia.

Il James Webb Telescope fu pensato 30 anni fa per andare oltre le capacità di Hubble. Infatti era originariamente chiamato “Next Generation Space Telescope” proprio per rimarcare il passo avanti.
Le scoperte scientifiche in queste decadi corrono più della tecnologia. Quando è stato concepito Hubble, il telescopio più potente fino a oggi, non si sapeva che esistevano galassie già 300 milioni di anni dopo il Big Bang, fu una scoperta successiva. Hubble quindi aveva la tecnologia per scoprire quelle che ai tempi si pensava fossero le più antiche, operando con la luce visibile, l’ultravioletto e il vicino-infrarosso (da 0,8 a 2,5 µm), Le sue capacità lo portano a vedere al massimo luce creata poco più di 13 miliardi di anni fa, le frequenze di quella ancora più antica erano fuori dalla portata degli strumenti di bordo.
Le nuove scoperte fecero nascere l’esigenza di un nuovo telescopio spaziale, dotato di rilevatori più spinti, adatti a cogliere la prima vera luce nel Cosmo. Hubble aveva scovato elementi chimici pesanti risalenti a 500 milioni di anni dopo il Big Bang, quindi doveva esserci qualche stella precedente che li aveva forgiati e per scoprirla bisognava usare una tecnica diversa, sensibile a una porzione ben precisa dello spettro: l’infrarosso.

Rilevatori dell’infrarosso esistevano ai tempi di Hubble, ma era un tecnologia ai suoi primi vagiti, per capirlo basta dire che le apparecchiature negli anni ’80 facevano scansioni di porzioni di cielo elaborando un pixel alla volta, il James Webb Telescope in un colpo solo elabora un quadrato di 2000 * 2000 pixel!
Secoli di osservazioni ridotti a qualche decennio, Randy Kimble, uno dei tanti scienziati progettisti, spiega che il James Webb: “E’ tra 10 e 100 volte più potente di qualsiasi tecnologia usata precedentemente e su alcune frequenze del medio infrarosso anche 1000, rispetto alle osservazioni fatte finora”. Ma è errato pensare che il JWST rimpiazzerà Hubble, più che altro è il suo successore. Le immagini prodotte saranno diverse.

Lo specchio principale di JWST ha un diametro di 6,5 metri ed è fatto per lo più di berilio ricoperto di oro e da uno strato di silicio.

Il favoloso specchio Giant Mirror sarà di grande aiuto. Grazie a questo il JWST potrà intercettare luce fievolissima, anche 1 solo nanojanskyPer capire l’eccezionale sensibilità ci basta sapere che una torcia da campo accesa sulla Luna, dalla Terra viene percepita a circa 20 nanojasky!
Oltre a captare questa la luce primordiale (e non), è anche in grado di analizzarla chimicamente grazie allo spettroscopio e scoprire quindi la composizione delle galassie, stelle, nebulose ecc. che l’hanno emessa. Conoscere cosa c’era dentro le stelle più antiche aiuterà molto nel comprendere l’evoluzione dell’Universo. Anche in questo il Webb offrirà una grande accuratezza di analisi e una stima corretta dell’età dei corpi celesti finora mai raggiunta. Il suo glorioso predecessore nello spettro dell’infrarosso, il telescopio spaziale Spitzer (ora dismesso) era molto più piccolo e di conseguenza produceva risultati grossolani e stime meno affidabili, paragonati al JWST.
Il Webb ha anche capacità di rilevare luce visibile, soprattutto nelle parti del giallo e del rosso dello spettro.

Ma il James Webb potrà fare anche molto altro.
Fino a oggi riusciamo a vedere stelle in formazione non più piccole di 8 volte la massa del Sole, il Webb scoverà anche la nascita e l’evoluzione di quelle di dimensioni simili. Si potranno osservare a fondo i pianeti del nostro sistema e la fascia di Kuiper, formata da oggetti molto scuri che a un telescopio ottico potrebbero sfuggire perdendosi nel buio di fondo, mentre con un potente rilevatore a infrarossi si potranno trovare e analizzare fin nei loro elementi più interessanti, essendo ricchi di ghiaccio e molecole.

La parte per molti più intrigante comunque sarà la scoperta ed analisi degli esopianeti.
Sulla scoperta di nuovi, le attese sono per migliaia, forse milioni, ma è nell’analisi della composizione dell’atmosfera, di quelli che ne posseggono una, che la spettroscopia nell’infrarosso esprimerà al meglio la sua accuratezza. Sarà caccia aperta ai pianeti simili alla Terra per dimensioni, con atmosfera e orbitanti nella fascia della vita. Nell’atmosfera si cercheranno varie molecole ed elementi come l’azoto, l’ossigeno, l’anidride carbonica, ma anche il vapore acqueo, metano ed altre possibili firme della presenza di vita.
Analisi approfondite anche per gli esopianeti earthlike già conosciuti, come quelli nel sistema Trappist-1. La caccia avverrà con l’aiuto di alcuni preziosi gioiellini aggiunti a bordo, come la fotocamera che opera nel vicino-infrarosso (NIRCAM) dotata di coronografo per attenuare l’accecante bagliore delle stelle e facendo così emergere eventuali pianeti che le ruotano, o lo spettrografo slitless.
Il telescopio poi punterà i suoi occhi anche sui buchi neri per studiarli sotto una prospettiva diversa, soprattutto dei gas e le stelle che li circondano. E’ previsto tra i suoi compiti anche la mappatura del buco nero supermassivo della vicina galassia C77, Centaurus A.
Infine, ci si aspetta da James Webb Telescope qualcosa che nessuno oggi può prevedere. Secondo gli scienziati questo telescopio scoprirà cose nuove, oggetti e fenomeni celesti finora a noi sconosciuti oppure mai osservati prima.

→ Evidenze sulle primissime stelle dell’universo
→ Peering into a Galaxy’s Core to Study Active Supermassive Black Hole

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Testo tratto da Quora, ho corretto qualche refuso e ho aggiunto qualche link.