Come il telescopio spaziale James Webb ha trasformato l’astronomia quest’anno

Un anno fa, il James Webb Space Telescope ha iniziato il suo viaggio nello spazio.

“JWST è stato lanciato il giorno di Natale, e poi è stato un regalo che ha richiesto sei mesi per essere scartato”, ha detto Jane Rigby, astronoma della NASA e Operations Project Scientist.

Dopo un periodo di calibrazione iniziale, il telescopio ha iniziato a raccogliere dati. E i primi risultati hanno stupito gli astronomi.

“Ho scaricato i dati e mi sono seduto in pigiama… sai, è una pandemia, lavoriamo tutti da casa”, ha detto Rigby. “Ho tirato giù quei dati e ho appena iniziato a sfogliarli, a scorrerli. Ed è stato così bello.”

Il telescopio è a soli cinque mesi dalla sua missione scientifica e sta già trasformando l’astronomia. Gli strumenti del telescopio gli hanno permesso di catturare pianeti, stelle e galassie prima inosservabili vicini e lontani.

NPR ha parlato con tre astronomi in diverse discipline dell’astronomia su come JWST sta portando avanti la ricerca nella loro area di competenza. Sono tutti d’accordo sul fatto che JWST è un punto di svolta e che ci sono ancora molte altre ricerche rivoluzionarie in arrivo

“I sistemi di suonerie saltano fuori e sono stupendi”

Le immagini di Nettuno di JWST sono tra le più nitide degli anelli del pianeta scattate da decenni. L’oggetto luminoso bluastro è la grande luna ghiacciata di Nettuno, Tritone.

Heidi Hammel è un’astronoma planetaria e una scienziata interdisciplinare del progetto JWST. Si è unita al team nel 2002 perché voleva studiare il pianeta Nettuno.

A settembre, JWST ha puntato i suoi specchi sul gigante di ghiaccio.

“Quando ho visto per la prima volta l’immagine sullo schermo del mio computer, ero così emozionato”, ha detto Hammel. “Prima ho iniziato a piangere, poi ho iniziato a gridare e chiamare tutti i miei parenti per venire a vedere questa foto!”

Prima del JWST, ha detto Hammel, gli astronomi non avevano mai osservato chiaramente il sistema di anelli di Nettuno. La sonda Voyager ha sorvolato Nettuno nel 1989, ma è riuscita a catturare solo le parti più luminose degli anelli del pianeta.

Gli strumenti di JWST hanno individuato gli anelli con una chiarezza senza pari.

“Boom! I sistemi ad anello saltano fuori e sono stupendi”, ha detto Hammel.

“Come uscire da una realtà virtuale nel mondo reale”

Al di fuori del nostro sistema solare, JWST ha anche aiutato gli astronomi a osservare le galassie conosciute più antiche e lontane.

“Ho guardato dati simulati, cercando di imitare ciò che JWST avrebbe visto, per molti anni ormai. Quindi, quando ho visto i dati per la prima volta, è stato come uscire da una realtà virtuale nel mondo reale”, ha detto Brant Robertson, un professore di astronomia e astrofisica presso l’Università della California, Santa Cruz.

Robertson fa parte di un team di ricercatori che hanno scoperto le galassie più antiche mai osservate. Gli strumenti di JWST hanno permesso al suo team di identificare galassie fino a 13,4 miliardi di anni, galassie che si sarebbero formate meno di 400 milioni di anni dopo il Big Bang, una minuscola frazione della vita dell’universo.

Centinaia di galassie appaiono in questa immagine, che combina i colori del vicino infrarosso catturati dal telescopio di Webb con quelli di Hubble.

(NASA, ESA, CSA, A. Pagan (STScI) e R. Jansen (ASU))

“Trovando queste primissime galassie, possiamo imparare qualcosa sulla nostra storia, sulla storia dell’universo in generale, ma anche specificamente sulla nostra casa”, ha detto Robertson.

Robertson ha affermato che, mentre i telescopi più vecchi come Hubble hanno dato agli astronomi un assaggio di ciò che era là fuori, JWST ha ampliato la portata di quale tipo di scienza è possibile.

“Praticamente tutto ciò che stiamo facendo non era possibile prima di questo telescopio”

Anche Jane Rigby, Operations Project Scientist di JWST, sta usando il telescopio per studiare le galassie lontane.

Un fenomeno naturale chiamato lente gravitazionale ingrandisce la luce delle galassie che Rigby sta osservando: combinandolo con JWST, è stata in grado di tagliare la polvere cosmica per studiare come si stanno formando le stelle in queste galassie.

Webb cattura l’immagine di una protostella, l’inizio di una nuova stella. La “clessidra” delle nubi di polvere e gas è visibile solo nella luce infrarossa, le lunghezze d’onda in cui Webb è specializzato.

“Praticamente tutto ciò che stiamo facendo non era possibile prima di questo telescopio”, ha detto Rigby.

Gli strumenti di Hubble non sarebbero stati in grado di vedere attraverso la polvere che oscura queste galassie, ha detto Rigby. Inoltre, gli strumenti di JWST le consentono di studiare la composizione materiale di queste galassie attraverso la spettroscopia, una tecnica che gli astronomi usano comunemente per identificare la composizione chimica degli oggetti nello spazio.

“Stiamo studiando dove si stanno formando le stelle in queste galassie lente in modi che non sono semplicemente possibili con nessun altro telescopio”, ha detto Rigby.

JWST ha già dimostrato di essere uno strumento incredibile per gli astronomi, ma le sue più grandi scoperte devono ancora arrivare, ha detto Rigby.

“Stiamo appena iniziando a ricevere questa marea di documenti che annunciano scoperte”, ha detto. JWST viene utilizzato per studiare i pianeti nel nostro sistema solare, le atmosfere dei pianeti in altri sistemi solari, come muoiono le stelle, come si evolvono le galassie e molto altro, ha affermato Rigby.

Nella foto qui con dettagli senza precedenti, una stella morente espelle gas e polvere. Foto come questa di JWST ci aiuteranno a capire meglio come si evolvono le stelle.

E nonostante JWST sia significativamente più potente dei precedenti telescopi, Rigby afferma che gli astronomi possono ancora utilizzare Hubble per integrare le osservazioni di JWST.

“In molti modi, JWST è stato costruito per fare le cose che Hubble non può, quindi giocano davvero bene insieme”, ha detto Rigby. “Il lanciatore e il ricevitore della tua squadra di baseball fanno cose diverse.”

Il telescopio ha abbastanza propellente a bordo per durare più di 20 anni nello spazio, ha detto Rigby, quindi è possibile che possa sopravvivere alla sua missione minima pianificata di cinque anni.

“Penso che il prossimo anno sarà ancora più emozionante di quest’anno”, ha detto Rigby.

Dopotutto, ci vorrà del tempo per vagliare i dati raccolti dal James Webb Space Telescope e vedere quanto possono cambiare la nostra comprensione dei molti misteri dell’universo.