JAMES WEBB SPACE TELESCOPE: UNA NUOVA FRONTIERA NELL’ESPLORAZIONE DELL’UNIVERSO PRIMORDIALE

Premessa 

Il James Webb Space Telescope (JWST) è un telescopio spaziale di ultima generazione, lanciato nel 2021. Progettato per operare principalmente nell’infrarosso, il JWST è il successore dell’Hubble e promette di rivoluzionare la nostra comprensione dell’universo, consentendo osservazioni dettagliate e approfondite di oggetti celesti. In sintesi, il JWST segna un notevole progresso nella ricerca astronomica, aprendo nuove prospettive nella nostra esplorazione cosmica. Il telescopio ci consente di perseguire vari obiettivi, tra cui lo studio delle prime galassie, la formazione stellare, la creazione di sistemi planetari, l’indagine delle regioni oscure e polverose dell’universo, e l’esplorazione del cosmo primordiale, rivelando dettagli finora nascosti.

Tra tutti questi obiettivi, il principale è esplorare l’universo profondo in modo più dettagliato. Con “universo profondo”, ci riferiamo agli oggetti più lontani nello spazio e nel tempo. Prima del James Webb, siamo riusciti a osservare oggetti fino a circa 100 milioni di anni dopo il Big Bang. Con il James Webb, possiamo spingerci fino a circa 300 milioni di anni dopo il Big Bang.

James Webb Space Telescope: Viaggio dal Concezione al Lancio

La storia del James Webb Space Telescope (JWST) ha inizio nei primi anni 2000, quando fu concepito come successore dell’Hubble Space Telescope. Il progetto venne avviato dalla NASA in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e l’Agenzia Spaziale Canadese (CSA). Il telescopio è stato nominato in onore di James E. Webb, ex amministratore della NASA, che ha giocato un ruolo fondamentale nel programma Apollo. A causa di ritardi e revisioni dei costi, attribuibili alla complessità del progetto, il lancio, inizialmente previsto per il 2014, avvenne il 18 dicembre 2021. Il telescopio è stato posizionato nel punto Lagrange L2, a circa 1,5 milioni di chilometri dalla Terra, scelto per la sua stabilità gravitazionale che permette al telescopio di mantenere una posizione costante. Tuttavia, il JWST non rimane fermo in questo punto, bensì compie un’orbita di sei mesi attorno ad esso.

JWST: Un Occhio Infrarosso sul Cosmo

Il JWST è progettato principalmente per operare nell’infrarosso, una parte dello spettro elettromagnetico non visibile all’occhio umano ma cruciale per lo studio degli oggetti astronomici. Questa scelta si deve a vari motivi. Innanzitutto, l’infrarosso può penetrare più efficacemente attraverso la polvere interstellare rispetto alla luce visibile, permettendo al JWST di osservare regioni oscure e nubi stellari. Inoltre, l’infrarosso è essenziale per studiare oggetti freddi come pianeti, nane brune e regioni di formazione stellare. A tal fine, il JWST sfrutta il redshift, un fenomeno per cui la luce da oggetti astronomici si sposta verso lunghezze d’onda più lunghe, direzione del rosso dello spettro, a causa dell’espansione dell’universo. Esistono tre tipi di redshift, ma quello sfruttato dal JWST è il cosmologico, causato principalmente dall’espansione dell’universo, che allontana le galassie nel tempo. Questo allungamento della luce, che percorre lo spazio in espansione tra noi e un oggetto celeste, risulta in uno spostamento verso il rosso. Misurare il redshift è fondamentale per determinare la distanza di galassie lontane e studiare l’espansione dell’universo nel corso della sua storia.

Sebbene il JWST sia progettato per osservazioni nell’infrarosso, e di conseguenza le immagini prodotte appaiano in scala di grigi o monocromatiche, i ricercatori combinano dati da diverse fonti per creare immagini colorate che rivelano dettagli significativi sugli oggetti celesti. Questo approccio non solo arricchisce la comprensione scientifica ma rende le immagini visivamente più accattivanti.

Gli Strumenti Avanzati del JWST: Uno Sguardo all’Innovazione Spaziale

Per svolgere i suoi compiti, il JWST utilizza cinque strumenti principali:

  • NIRCam: Scatta foto e raccoglie dati per osservare oggetti nell’infrarosso.
  • NIRSpec: Scompone la luce in colori per aiutare gli scienziati a comprendere la composizione di un oggetto nello spazio.
  • MIRI: Fornisce immagini dettagliate e informazioni spettrali nell’infrarosso medio.
  • FGS/NIRISS: Aiuta a mantenere il telescopio puntato nella direzione corretta e può anche catturare immagini e dati.
  • ISIM: Coordina e integra tutti questi strumenti per consentire loro di operare in sinergia.

Il cuore del JWST è il suo grande specchio primario, composto da 18 segmenti esagonali, progettati per facilitarne il trasporto durante il lancio. Con un diametro totale di circa 6,5 metri e un peso di 705 kg, lo specchio raccoglie una quantità significativa di luce, rendendo il telescopio estremamente sensibile alle radiazioni deboli provenienti da oggetti astronomici distanti. Gli specchi, realizzati in berillio, sono rivestiti con oro per riflettere efficacemente la luce nell’infrarosso.

Il Sunshield del JWST: Una Barriera Innovativa per l’Esplorazione Infrarossa

Il JWST è dotato di uno scudo termico chiamato Sunshield, essenziale per proteggere il telescopio e mantenere basse le temperature. Questo scudo, conferendo al telescopio una forma “a vela”, è composto da cinque strati estremamente sottili: il primo ha uno spessore di soli 0,05 mm, mentre gli altri quattro sono della metà. Questi strati protettivi sono realizzati in Kapton e rivestiti con uno strato ultra sottile di alluminio, spesso appena 100 milionesimi di millimetro, che li rende molto riflettenti. Lo scopo dello scudo è quello di bloccare il calore del Sole, al fine di mantenere le temperature basse necessarie per ottimizzare la sensibilità degli strumenti durante le osservazioni nell’infrarosso. Lo scudo è talmente efficiente che può ridurre la temperatura di circa 300 °C con soli pochi centimetri di spessore. Creando un’ombra artificiale, il Sunshield assicura che il lato del telescopio esposto al Sole rimanga a temperature più basse, garantendo condizioni ottimali per le osservazioni nell’infrarosso. Inoltre, protegge il JWST dalle radiazioni solari dannose, preservando l’integrità degli strumenti. La sua presenza è cruciale per garantire la precisione e la qualità delle osservazioni, permettendo al telescopio di catturare immagini e dati di alta qualità da oggetti astronomici distanti.

WST vs Hubble: Avviando una Nuova Era di Esplorazione Cosmica

Ma quanto è avanzata questa super fotocamera rispetto alle sue precedenti, come, ad esempio, il telescopio Hubble? Il JWST è dotato di tecnologia più avanzata che gli permette di immortalare oggetti fino a 100 volte meno luminosi; inoltre, può percepire un’area dello spettro elettromagnetico molto più ampia, il che gli consente di ottenere immagini molto più definite e precise rispetto a quelle di Hubble.

Per concludere, è opportuno menzionare l’Hubble, il telescopio che ha radicalmente trasformato la nostra percezione dell’universo. Lanciato nel 1990, il Telescopio Spaziale Hubble ha segnato una svolta epocale nell’astronomia, offrendoci uno sguardo senza precedenti nel cuore dell’universo. Posizionato oltre l’atmosfera terrestre, Hubble ha catturato immagini spettacolari, rivelando la bellezza e la complessità dei fenomeni celesti e ha fornito dati scientifici cruciali che hanno plasmato la nostra comprensione dell’universo. Ancora operativo, Hubble rappresenta uno dei telescopi spaziali più longevi. Come successore dell’Hubble, il JWST è destinato a superare le aspettative, offrendoci non solo immagini mozzafiato ma anche una comprensione più profonda dei segreti cosmici. Mentre il suo occhio osserva il cielo, ci prepariamo per una nuova era di scoperte, una sinfonia di luce e dati che cambierà il nostro modo di percepire l’universo e la nostra posizione in esso. Con il JWST, l’avventura cosmica continua, e la nostra fame di conoscenza sarà saziata dalle rivelazioni che ci attendono nell’infinità dell’universo.

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