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Immagini straordinarie dal telescopio spaziale James Webb

Immagini straordinarie dal telescopio spaziale James Webb

Il James Webb Space Telescope (JWST) è il principale telescopio del prossimo decennio. Il James Webb studierà ogni fase della storia dell'Universo dai primi bagliori dopo il Big Bang alla formazione dei sistemi solari. JWST è un grande telescopio a infrarossi con uno specchio primario di circa 6.5 ​​metri di diametro.

Questo enorme telescopio è stato una collaborazione internazionale tra la NASA, l'Agenzia spaziale europea (ESA) e l'Agenzia spaziale canadese (CSA). James Webb è stato lanciato con successo il 25 dicembreth, 2021 e ha già svelato molte meraviglie dell'Universo. 

Tecnologie innovative

Credito immagine: NASA 

Tecnologie innovative

Gli estremi dello spazio costringono ricercatori e scienziati a superare costantemente i confini della nostra tecnologia attuale. Questo non era diverso con James Webb, molte innovazioni sono state sviluppate per rendere possibile questo telescopio. La parte più grande di JWST è il suo parasole a cinque strati delle dimensioni di un campo da tennis.

Questo parasole riduce il calore del sole di oltre un milione di volte. Lo specchio principale di James Webb è composto da 18 segmenti separati, che gli conferiscono un aspetto a nido d'ape. Questi segmenti vengono piegati per protezione durante il lancio, quindi aperti e adattati alla forma dopo che James Webb era in posizione. Questi specchi sono realizzati in berillio ultraleggero. Queste e molte altre innovazioni lavorano insieme per darci questo telescopio di nuova generazione. 

Strumenti

Strumenti

Ci sono quattro strumenti su James Webb, la Near Infrared Camera (NIRCam), il Near Infrared Spectrograph (NIRSpec), il Mid Infrared Instrument (MIRI) e i sensori di guida fine/Near Infrared Imager e Slitless Spectrograph (FGS/NIRISS). 

NIR Cam

La Near Infrared Camera è l'imager principale di James Webb. Copre la gamma del vicino infrarosso dello spettro elettromagnetico da 0.6 a 5 micron. NIRCam è dotato di coronografi, strumenti che consentono l'imaging di oggetti deboli vicino a un oggetto luminoso.

I coronografi di NIRCam funzionano bloccando la luce degli oggetti più luminosi, consentendo di vedere l'oggetto più debole. Questi coronografi aiuteranno gli astronomi a determinare le caratteristiche degli esopianeti in orbita attorno alle stelle. NIRCam rileverà la luce delle prime stelle e galassie, stelle nelle galassie vicine, giovani stelle nella Via Lattea e oggetti nella cintura di Kiper (l'anello di oggetti che circonda il nostro sistema solare oltre Plutone). 

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NIRSpec

Lo spettrometro nel vicino infrarosso funzionerà nella stessa gamma di lunghezze d'onda (0.6-5 micron) del NIRCam. Gli spettrografi osservano la luce da un oggetto e la disperdono in uno spettro. Simile a come una luce bianca mostrata attraverso un prisma rivela un arcobaleno sull'altro lato. Lo scienziato può analizzare lo spettro per determinare molte proprietà fisiche dell'oggetto, come la temperatura, la composizione chimica e persino la massa. Uno spettro può essere pensato come l'impronta digitale dell'oggetto. 

MIRI

Lo strumento a infrarossi medi è composto sia da una fotocamera che da uno spettrografo. Essendo un dispositivo a medio infrarosso, questo strumento si concentra sulla gamma di lunghezze d'onda da 5 a 28 micron. Queste lunghezze d'onda non sono visibili all'occhio umano. MIRI ci permetterà di vedere stelle di nuova formazione, galassie lontane, oggetti nella cintura di Keiper e comete molto deboli. 

FGS/NIRISS

Il Fine Guidance Sensor (FGS) è ciò che consente a James Webb di puntare con precisione un oggetto e ottenere immagini di alta qualità. Il Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) indagherà la prima luce dopo il Big Bang, la spettroscopia degli esopianeti mentre transitano davanti alle loro stelle e il rilevamento e la caratterizzazione degli esopianeti. NIRISS opera nell'intervallo di lunghezze d'onda da 0.8 a 5 micron. 

FGSNIRISS

Credito immagine: NASA

Le incredibili immagini di James Webb, finora

Quintetto di Stefano

Questa è l'immagine più grande finora di James Webb. Copre uno spazio delle dimensioni di un quinto del diametro della Luna. È stato catturato sia da NIRCam che da MIRI. Il Quintetto di Stephan è un raggruppamento di cinque galassie. Con la potente risoluzione di JWST siamo in grado di vedere dettagli che non abbiamo mai visto prima. Ora possiamo vedere ammassi di giovani stelle e regioni stellari di nascita di nuove stelle.

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Le interazioni gravitazionali tra queste galassie estraggono polvere e gas l'uno dall'altro, che ora possiamo vedere come code che si staccano da alcune delle galassie. La cosa più drammatica che possiamo vedere in questa immagine sono le onde d'urto emesse quando una delle galassie si schianta attraverso l'ammasso. Queste onde d'urto sono le strisce rosse e dorate tra le galassie. 

Il Quintetto di Stephan è importante per gli astronomi che studiano l'evoluzione delle galassie. Una parte fondamentale dell'evoluzione delle galassie sono le interazioni e la fusione delle galassie. Il JWST ha fornito dettagli sulle galassie interagenti viste raramente prima, consentendo agli astronomi di utilizzare il Quintetto di Stephan come "laboratorio" per studiare questi processi. Queste nuove intuizioni forniranno preziose informazioni su come l'evoluzione della galassia potrebbe essere stata guidata dalle interazioni galattiche nell'Universo primordiale. 

Nebulosa Tarantola

La Nebulosa Tarantola è una regione di formazione stellare che si estende per 340 anni luce. La NIRCam di James Webb ha catturato questa immagine e ha rivelato migliaia di giovani stelle mai viste prima. Queste stelle sono ricoperte di polvere e in precedenza non erano rilevabili fino a NIRCam. La regione blu pallido è la stella che si forma più attivamente.

Esplorando questa immagine, vediamo una stella più antica in alto a sinistra della regione di formazione stellare blu pallido. Questa stella sembra avere delle punte, un artefatto del telescopio. Se segui il picco superiore verso l'alto, puoi vedere una piccola bolla. Questa bolla è causata da giovani stelle che soffiano via materiale polveroso. 

Il colore ruggine delle regioni esterne della nebulosa dice agli astronomi che ci sono grandi quantità di idrocarburi nella Nebulosa Tarantola. James Webb ci sta permettendo di studiare questo vivaio stellare in modo più dettagliato che mai. 

Nebulosa ad anello meridionale

L'immagine NIRCam di JWST della Nebulosa Anello Meridionale ha rivelato molti livelli di dettaglio. Al centro di questa nebulosa c'è una stella luminosa, ma questa stella non è la sorgente della nebulosa. La sorgente della nebulosa è una stella che ora è appena visibile in basso a sinistra dei picchi di diffrazione della stella luminosa.

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Questa stella di origine ha espulso almeno otto strati di gas e polvere nel corso di migliaia di anni. La stella luminosa centrale ha cambiato la forma degli anelli della nebulosa creando turbolenza. La frastagliatura degli anelli è causata dalle due stelle in orbita l'una intorno all'altra. Quando la stella di origine orbita, emette gas e polvere in una varietà di direzioni.

Se guardi da vicino, puoi vedere centinaia di linee illuminate che sparano attraverso gli anelli della nebulosa. Questi provengono dalla stella luminosa e scorrono attraverso i buchi della nebulosa, come la luce solare che scorre attraverso le nuvole. 

Le incredibili immagini di James Webb, finora

Galassia della ruota di carro

Questa immagine è un'immagine composita sia da NIRCam che da MIRI. Raffigura la galassia Cartwheel e le sue galassie compagne. Creando un'immagine composita, possiamo vedere dettagli che sarebbe difficile vedere nelle singole immagini. I dati MIRI sono colorati di rosso e i dati NIRCam hanno i colori blu, arancione e giallo. 

Circa 400 milioni di anni fa si verificò una collisione ad alta velocità che portò alla formazione della galassia Cartwheel. Ci sono due anelli, un anello interno luminoso e un anello esterno colorato. Questi anelli si espandono verso l'esterno dalla collisione come onde d'urto. Anche se questa è stata una massiccia collisione, sono rimaste molte caratteristiche della galassia a spirale originale.

I bracci rotanti della vecchia galassia a spirale sono visibili nei "raggi" della ruota del carro. Questa immagine consentirà agli astronomi di studiare in dettaglio sia l'evoluzione delle galassie che la formazione stellare. 

"Scogliere cosmiche" nella nebulosa della Carina

Queste "scogliere cosmiche" sono una regione di formazione stellare ai margini della nebulosa Carina. NIRCam di James Webb rivela aree di nascita delle stelle che erano state precedentemente oscurate. Queste scogliere si trovano ai margini di una gigantesca cavità gassosa nella regione di formazione stellare NGC 3324 della Nebulosa Carina. Questa cavità gigante è stata scavata nella nebulosa dalla radiazione e dai venti solari delle stelle di nuova formazione al centro della bolla, mostrata nella metà superiore dell'immagine.

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Ci sono caratteristiche chiave visibili nell'immagine. Sembra che ci sia vapore che sale dalle "montagne". Questo è gas ionizzato caldo. I pilastri si ergono contro la parete di gas incandescente che resiste alla radiazione delle giovani stelle. Le radiazioni delle stelle di nuova formazione soffiano bolle nelle cavità della polvere circostante. 

È difficile catturare questo periodo di formazione stellare nella vita di una stella. Per una stella dura solo 50,000 – 100,000 anni. La sensibilità e la determinazione di James Webb ci hanno permesso di catturare questo evento spettacolare. 

Pilastri della creazione

Sia MIRI che NIRCam hanno catturato i Pilastri della Creazione. Con NIRCam vediamo una gamma di colori brillanti. Le stelle di nuova formazione possono essere viste nei nodi dei pilastri come sfere rosse. Intorno ai bordi dei pilastri ci sono linee ondulate che ricordano la lava. Queste sono espulsioni di stelle che si stanno ancora formando. 

Le immagini di MIRI, tuttavia, danno a questi pilastri una visione più sinistra. Non vediamo più le migliaia di stelle e vediamo invece spessi strati di gas e polvere. La polvere è un ingrediente chiave per la formazione stellare ed è molto importante per noi da studiare. Entrambe le immagini MIRI e NIRCam consentono agli astronomi di studiare la formazione stellare come mai prima d'ora. 

Il James Webb Space Telescope è il telescopio che definisce questa generazione. Come Hubble, James Webb ci fornirà non solo bellissime immagini, ma rivelerà anche segreti nascosti del nostro Universo. 

Riferimenti:

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Cassie Hatcher

Cassie Hatcher

Cassie apprende da sempre con la passione di comunicare la scienza di alto livello in una questione di conversazione. Ha conseguito una laurea e un master in fisica e ha scritto due tesi di astronomia, una delle quali è stata pubblicata. Ha conseguito uno stage presso il Goddard Space Flight Center della NASA nel 2016 e ha avuto la possibilità di vedere il James Webb Space Telescope mentre veniva costruito.

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