Presto, gli astronomi di tutto il mondo fisseranno i loro televisori , trattenendo il respiro. Dopo una serie di ritardi ( tanti ritardi! ), il James Webb Space Telescope della NASA è finalmente sulla buona strada per il lancio entro la fine dell’anno. Un ambizioso aggiornamento del telescopio Hubble, questa sonda rivoluzionaria promette di alterare per sempre la nostra conoscenza dell’universo.
“Per me, il lancio di Webb sarà un evento significativo della vita – sarò euforico, ovviamente, quando avrà successo, ma sarà anche un momento di profonda introspezione personale”, ha affermato Mark Voyton, integrazione e test dell’osservatorio Webb manager del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. “Venti anni della mia vita arriveranno tutti a quel momento.”
Armato di una potenza di imaging a infrarossi senza precedenti integrata con macchinari all’avanguardia, Webb viaggerà a 1 milione di miglia (1,6 milioni di chilometri) dalla Terra per darci accesso ai segreti più profondi, oscuri e antichi dello spazio.
È attrezzato per scrutare oltre le età oscure cosmiche e documentare i primi granelli di luce che inondano l’universo, vedere le stelle formarsi dietro nuvole di polvere che Hubble non è riuscito a penetrare, zoomare sui buchi neri supermassicci con una precisione senza pari, rilevare galassie invisibili a occhio nudo e iniziare a catalogare i sistemi planetari alla ricerca di esopianeti abitabili.
Mentre altre sonde spaziali, come il Cosmic Background Explorer del 1989 , hanno tecnicamente studiato una distanza nell’universo maggiore di quella di Webb, questo telescopio “è stato progettato non per vedere gli inizi dell’universo, ma per vedere un periodo della storia dell’universo che noi non ho ancora visto”, ha affermato John Mather, scienziato senior del progetto per il James Webb Space Telescope.
Pensala come la differenza tra guardare le stelle da una New York satura di luce e poi da una valle oscura della foresta. Stando sotto le ombre di una fitta vegetazione, vedresti una miriade di scintille in più anche se stai guardando lo stesso cielo: lo stai solo guardando da una nuova lente non filtrata dall’inquinamento luminoso.
Immagina una lente in grado di guardare nelle profondità dello spazio, senza filtri. Un giorno, Webb potrebbe persino aiutarci a rispondere a una domanda potenzialmente agghiacciante: siamo soli nell’universo?
Come guardare la NASA lanciare il James Webb Space Telescope
Il decollo era previsto per il 22 dicembre, ma la NASA ha annunciato che il veicolo spaziale non volerà prima del 24 dicembre. Una nuova data è prevista per il 17 dicembre e faremo in modo di aggiornare questo pezzo allora. Indipendentemente dalla data, potrai guardare l’importante decollo online sulla TV della NASA.
Telescopio o macchina del tempo?
Ogni volta che guardi la luna, guardi indietro nel tempo perché la luce non viaggia istantaneamente. Più lontana è la fonte di luce, più tempo impiega la sua luce a raggiungerti.
Sulla Terra, se qualcuno dall’altra parte della stanza accendesse una lampadina, impiegherebbe un tempo infinitamente breve perché la sua illuminazione colpisca il tuo occhio. Ma se qualcuno dovesse stare sulla luna e accendere una lampadina, ci vorrebbero 1,3 secondi per vederlo di nuovo sulla Terra. In sostanza, ogni volta che la luce della luna raggiunge il tuo occhio, guardi indietro nel tempo di 1,3 secondi, ed è solo la luna, a circa 238.855 miglia (quasi 384.400 km) di distanza .
Il James Webb Space Telescope può guardare molto più lontano nello spazio profondo, a circa 13,7 miliardi di anni luce di distanza , il che significa che può guardare indietro nel tempo di 13,7 miliardi di anni. Sono passati solo 100 milioni di anni dalla nascita dell’universo.
Mentre cerca indizi su cosa è successo subito dopo il Big Bang, utilizzerà torce cosmiche naturali chiamate quasar per osservare lo svolgersi dell’epoca. Pensati per essere alimentati da buchi neri supermassicci, i quasar vivono al centro delle galassie ed emettono luce immensamente luminosa.
“Se vuoi studiare l’universo, hai bisogno di fonti di fondo molto luminose”, ha detto Camilla Pacifici, che è affiliata con l’Agenzia spaziale canadese e che lavora come scienziata allo Space Telescope Science Institute di Baltimora. “Un quasar è l’oggetto perfetto nell’universo lontano perché è abbastanza luminoso da poterlo vedere molto bene”.
Inoltre, grazie a un lungo elenco di apparecchiature ad alta intensità, Webb non si limiterà a scattare foto del lontano universo così com’è; Webb è programmato per utilizzare l’imaging a infrarossi.
Firme a infrarossi
Probabilmente la caratteristica più cruciale di Webb sono le sue capacità di imaging a infrarossi, la ragione principale per cui è in grado di catturare scorci così ricchi e non filtrati dell’universo antico.
Man mano che i corpi cosmici si allontanano dalla Terra, insieme al resto del tessuto spaziale, la luce che li illumina si estende simultaneamente, provocando un fenomeno chiamato redshift. Il redshift ha a che fare con il modo in cui la luce sullo spettro elettromagnetico esiste in lunghezze d’onda, che sembrano zigzag sinuosi.
A un’estremità dello spettro abbiamo la luce blu e dall’altra la luce rossa. Le lunghezze d’onda della luce blu sono più corte, quindi puoi pensare che abbiano una tonnellata di onde strette e appuntite sullo zigzag. La luce rossa ha lunghezze d’onda più lunghe e allungate.
Man mano che l’universo si espande, le lunghezze d’onda della luce blu dei quasar si estendono lentamente come se si tirasse un elastico – e man mano che si allungano, diventano più rosse. Una volta che quelle lunghezze d’onda si sono allontanate molto dall’estremità rossa dello spettro, entreranno in quella che viene chiamata la regione della luce infrarossa.
Sfortunatamente, l’occhio umano non può vedere la luce infrarossa e Hubble può vederne solo una parte. Webb è progettato per il lavoro.
Perforerà le nuvole di polvere per studiare gli oggetti nello spazio illuminati dalla luce nella regione dell’infrarosso e, poiché le informazioni a infrarossi possono anche rivelare proprietà fisiche, Webb identificherà se molecole come l’acqua sono presenti su pianeti lontani. E questo è solo l’inizio.
Mentre ci sono alcune ipotesi su ciò che Webb potrebbe trovare, come il modo in cui una volta le particelle si reionizzavano per formare le stelle, le scoperte che farà saranno probabilmente di cose che non avremmo mai nemmeno pensato di chiedere.
“Pensiamo che le minuscole increspature di temperatura osservate da [altri telescopi come COBE] fossero i semi che alla fine sono cresciuti in galassie”, ha detto Mather. Ma poiché quelle sonde non erano armate con l’imaging a infrarossi, “non sappiamo esattamente quando l’universo ha creato le prime stelle e galassie o come, se è per questo. Questo è ciò che stiamo costruendo JWST per aiutare a rispondere”.
Analisi delle specifiche di Webb e del suo ruolo nel trovare la vita aliena
Per l’effetto non filtrato, il team internazionale dietro il veicolo spaziale ha integrato molti degli strumenti di Webb con i suoi processori di imaging a infrarossi ad alta tecnologia. Ecco alcune specifiche.
Specchio di Webb: 21,3 piedi (6,5 metri) di diametro, con 18 segmenti esagonali placcati in oro che raccolgono la luce infrarossa. La NASA lo chiama un “secchio leggero”.
Parasole: un ombrello in metallo a cinque strati delle dimensioni di un campo da tennis per proteggere la sonda dal calore del sole, della Terra e della luna.
Near-Infrared Camera (NIRCam): l’imager principale di Webb che rileverà le prime stelle e galassie che si formano.
Spettrografo nel vicino infrarosso (NIRSpec): questo strumento può utilizzare le informazioni a infrarossi per informare gli scienziati sulle proprietà fisiche come la composizione chimica e la temperatura dei corpi galattici.
Mid-Infrared Instrument (MIRI): questo ha sia una fotocamera che uno spettrografo in grado di rilevare oggetti nella regione elettromagnetica del medio infrarosso.
Near-Infrared Imager e Slitless Spectrograph (NIRISS): si pensa che questo sia particolarmente utile nel rilevamento di esopianeti.
Sensore di guida fine (FGS): utilizzato per la navigazione.
I dati inviati sulla Terra dal James Webb Space Telescope saranno prontamente disponibili per i ricercatori di tutto il mondo. Una vasta gamma di menti lo esaminerà attentamente per svelare misteri come: ci sono stelle dell’universo primordiale che sono collassate in buchi neri che non abbiamo studiato prima? C’è vita da qualche altra parte nell’universo? Ci sono pianeti oltre la nostra galassia della Via Lattea che favoriscono la vita in futuro?
Gli ultimi due entrano in gioco quando Webb inizia a utilizzare un approccio diverso al rilevamento a infrarossi: le firme di calore.
“Se vediamo le firme dell’equilibrio termochimico, concluderemmo che il pianeta è troppo caldo per essere abitabile”, ha detto in una nota Renyu Hu, ricercatore del Jet Propulsion Laboratory della NASA . “Viceversa, se non vediamo la firma dell’equilibrio termochimico e vediamo anche le firme del gas disciolto in un oceano di acqua liquida, le prenderemmo come una forte indicazione di abitabilità”.
Decollo di una missione inestimabile
In questo momento, Webb è di stanza presso il Centro spaziale della Guiana nella Guyana francese. È ripiegato sulla punta di un razzo Ariane 5, in attesa di ordini per il decollo.
Pari alla grandezza di questo telescopio è la sua complicata – e costosa – sequenza di spiegamento. Il suo conto alla rovescia segnerà il culmine di decenni di ingegneria, pianificazione e oltre $ 9,8 miliardi di finanziamenti.
Dopo che il motore a propellente liquido dell’Ariane 5 ruggisce e il veicolo di lancio entra nello spazio, il telescopio Webb sarà esposto al vuoto, quindi si staccherà. Successivamente, alimenterà il proprio motore e regolerà la sua struttura mentre viaggia in avanti.
Nei successivi 30 giorni, mentre si dispiega lentamente dalle sue pieghe simili a origami, viaggerà in un’orbita intorno al sole in quello che viene chiamato il secondo punto di LaGrange . Questo posto è speciale. Da lì, Webb ha una visione chiara e ininterrotta dello spazio e il suo parasole può proteggerlo dalla luce e dal calore della Terra, del sole e della luna.
Poiché la luce a infrarossi a volte può essere rilevata come calore, Webb deve essere mantenuto a bassa temperatura.
La NASA ha detto che dovrà condurre circa sei mesi di altre operazioni scientifiche, come controlli ottici e calibrazioni degli strumenti di Webb, prima di entrare nel vivo della missione.
Ma prima, il rischioso lancio di questo mese deve essere impeccabile.
