Le prime immagini di JWST. Un nuovo grande inizio per l’astronomia

Roberto Campagnola : 18 Luglio 2022 14:38

Autore: Roberto Campagnola

Il 12 luglio sono state rese pubbliche le prime immagini raccolte dal James Webb Space Telescope (JWST), il telescopio spaziale più potente mai realizzato dall’uomo, lanciato dalla NASA il 25 Dicembre scorso e posizionato in L2.

Dopo un viaggio di 1,5 milioni di chilometri e una fase di commissioning durata quasi 6 mesi sono state pubblicate le prime immagini e sono di una bellezza quasi irreale. Le caratteristiche tecniche di JWST permettono di scoprire dettagli mai visti primi grazie ad una risoluzione e una potenza di raccolta di luce senza precedenti.

La fase di commissioning dei mesi scorsi è servita per allineare perfettamente i dodici moduli da cui è composto lo specchio principale (a giugno Webb è stato colpito anche da un micrometeoroide, ma i tecnici della NASA hanno assicurato che le performance non ne risentiranno, e come vedremo nelle immagini sembra proprio che abbiano ragione), per raffreddare gli strumenti ed evitare interferenze visto che le osservazioni saranno nel range delle frequenze infrarosse (soprattutto vicino e medio infrarosso).

Webb’s First Deep Field

La prima immagina è stata rilasciata quando in Italia era da poco passata la mezzanotte di martedì 12, nel corso di un evento online a cui ha presenziato il presidente Joe Biden. Si chiama Webb’s First Deep Field (con molta fantasia) ed è un “campo profondo”, una foto di una porzione di cosmo molto piccola (in proporzione grande con un granello di sabbia osservato ad una distanza di un braccio) e osservata molto a lungo in cui si ha la possibilità di scrutare oggetti molto lontani nello spazio e quindi nel tempo.

L’obbiettivo è l’ammasso di galassie chiamato SMACS 0723 distante 4.6 miliardi di anni luce  (i fotoni raccolti da James Webb sono quindi partiti quando la Terra non era neanche formata) ma nella foto sono presenti anche galassie lontane 13 miliardi di anni luce, ed è un risultato sorprendente raggiungo grazie alle capacità e caratteristiche tecniche di Webb.

Nella foto inoltre si nota perfettamente come la luce delle galassie più lontane sia distorta e amplificata, facendo apparire l’insieme di stelle come se fosse una figura allungata; è il fenomeno del cosiddetto lensing gravitazionale, previsto correttamente (ancora una volta) da Einstein nel quadro della Relatività Generale.

L’immagine è stata ottenuta grazie allo strumento NIRCAM ed ha richiesto una esposizione di 12,5 ore; il precedente campo profondo ripreso da Hubble ha richiesto  tempi di esposizione dell’ordine delle settimane! Una ennesima riprova dell’avanzatissimo livello tecnologico che caratterizza Webb

Spettro di WASP-96b

Una delle linee principali di ricerca di Webb è l’osservazione di esopianeti. Durante la sua prima campagna osservativa Webb ha concentrato la sua attenzione su  WASP-96b, un gigante gassoso distante 1150 anni luce da noi situato nella costellazione della Fenice.

Il pianeta compie un’orbita intorno alla sua stella madre in circa 3,4 giorni e durante il transito la luce della stella attraversa l’atmosfera di WASP-96b ed è assorbita in maniera selettiva dagli elementi presenti. Studiando lo spettro della luce che attraversa l’atmosfera di del gigante gassoso (la massa è circa la metà del “nostro” Giove) se ne riesce a studiare la composizione e le proporzioni degli elementi costitutivi.

E’ emerso che nell’atmosfera è presente dell’acqua, e le analisi condotte da Webb sono fondamentali per la ricerca di molecole che possono indicare la presenza di vita su altri pianeti.

Nebulosa Anello del Sud

A 2500 anni luce da noi si trova la costellazione delle Vele, all’interno di questa costellazione una stella con una massa come il nostro Sole  sta morendo…

Quando una stella si avvicina alla fine del suo ciclo di fusioni nucleari che ne caratterizzano l’attività,  diventa instabile ed inizia l’espulsione degli strati più esterni. Questo materiale  interagisce con il  nucleo ormai esposto che rilascia radiazioni e crea oggetti come la nebulosa Anello del Sud (chiamata ufficialmente NGC3132) la cui luce è stata raccolta dal JWST.

Nelle immagini raccolte nel medio infrarosso è stato possibile confermare una ipotesi avanzata da tempo, cioè che la stella al centro della nebulosa non fosse singola, ma  fosse un sistema binario. 

Quintetto di Stephan

Una delle immagini più famose già ripresa da Hubble è il quintetto di Stephan, il primo gruppo di galassie ad essere scoperto. La prima osservazione è dovuta all’astronomo Edouard Stephan nel 1877. L’immagine raccolta da Webb ottenuta combinando i dati raccolti nel vicino infrarosso e nel medio infrarosso da due strumenti dedicati del telescopio spaziale.

Le galassie realmente interagenti e dipendenti a livello gravitazionale sono solo 4, nonostante il nome. La quinta in basso a sinistra in realtà è più vicina a noi ed è presente nel quintetto solo per motivi “prospettici”, grazie alla linea di osservazione che si ha dal nostro pianeta.

Per riprodurre questa immagine, costituita da 150 milioni di pixel, sono state necessari oltre 1500 “scatti” separati e  gli astronomi sperano di riuscire ad avere una più chiara comprensione di come le galassie interagiscono tra loro: nella foto infatti si distinguono  nubi di polveri interne alle galassie e nelle zone che collegano le galassie interagenti.

La nebulosa dalla Carena

A 7500 anni luce da noi, all’interno della Via Lattea è localizzata la nebulosa della Carena, un agglomerato di mezzo interstellare, polveri, idrogeno e plasma, visibile ad occhio nudo dall’emisfero australe e da alcune zone tropicali del nostro emisfero.

La nebulosa della Carena ha un estensione di 260 anni luce e presenta zone ad alta formazione stellare. Nella splendida immagine rilasciata dalla NASA è ritratto un particolare della nebulosa, il livello di dettaglio è senza precedenti: i rigonfiamenti che possono essere visti sono dovuti all’interazione tra il gas di cui è formata la nebulosa e le radiazioni ultraviolette provenienti dalle stelle intorno, e proprio i rigonfiamenti visibili nella foto sono i siti in cui la formazione di nuove stelle è più intensa.

Il giorno successivo inoltre è stata rilasciata una immagina di Giove. Nella foto, scattata durante la fase di test e commissioning di Webb, si possono notare dettagli caratteristici del Gigante Gassoso del nostro Sistema Solare.

È riconoscibile la Grande Macchia Rossa, una tempesta del diametro di decina di migliaia di chilometri che imperversa sul pianeta da almeno 300 anni. Ingrandendo la foto sono anche visibili gli anelli di Giove, si tratta di anelli molto deboli e questo dimostra quanto Webb sia avanzato come strumento, in grado di catturare immagini delle galassie più lontane ma anche di piccoli oggetti all’interno del nostro sistema solare.

Nella foto inoltre è visibile, sulla sinistra, Europa una delle lune di Giove, con la sua ombra osservabile vicino alla Grande Macchia Rossa. Europa sarà l’obiettivo dalla futura missione NASA Europa Clipper pianificata per il 2024.

Possiamo dire che con la conferma del perfetto funzionamento di Webb sia iniziata una nuova fase dell’astronomia e se queste sono le premesse non vediamo l’ora di ammirare nuove immagini.

Photo credit: NASA, ESA, CSA

Source:
https://www.nasa.gov/webbfirstimages, 
https://webb.nasa.gov/content/webbLaunch/deploymentExplorer.html#43