Febbraio 1, 2023

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Come il James Webb Space Telescope ha cambiato l’astronomia nel suo primo anno

Con l’avvicinarsi del Natale dello scorso anno, gli astronomi e gli appassionati di spazio di tutto il mondo si sono riuniti per assistere al tanto atteso lancio del James Webb Space Telescope. Sebbene sia un notevole pezzo di ingegneria, il telescopio non è stato esente da controversie: dal superamento del budget e dal ritardo nei tempi previsti fino al nome di un ex amministratore della NASA che è stato accusato di crimini. Omofobia.

Nonostante le polemiche sulla denominazione e la data del telescopio, una cosa è diventata molto chiara quest’anno: le capacità scientifiche di JWST sono notevoli. Le sue operazioni scientifiche sono iniziate nel luglio 2022 e hanno già consentito agli astronomi di acquisire nuove prospettive e svelare misteri su una vasta gamma di argomenti spaziali.

L’obiettivo più immediato del JWST è uno dei progetti più ambiziosi nella storia moderna dell’astronomia: rivisitare alcune delle primissime galassie, che si sono formate quando l’universo era completamente nuovo.

Poiché la luce impiega tempo per viaggiare dalla sua sorgente fino a noi qui sulla Terra, osservando galassie estremamente distanti, gli astronomi possono, infatti, guardare indietro nel tempo per vedere le galassie più antiche che si sono formate oltre 13 miliardi di anni fa.

Nonostante fosse lì Qualche polemica Gli astronomi hanno discusso l’accuratezza di alcuni dei primi rilevamenti delle prime galassie – lo strumento JWST non era completamente calibrato, quindi c’era spazio di manovra sull’età esatta delle galassie più distanti – scoperte recenti hanno supportato l’idea che il JWST avesse rilevato galassie da i primi 350 milioni di anni dopo il Big Bang.

Ciò rende queste galassie le più antiche mai osservate e hanno avuto alcune sorprese, ad esempio essendo molto più luminose del previsto. Ciò significa che c’è molto altro da imparare su come si sono formate le galassie nell’universo primordiale.

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Queste prime galassie sono identificate utilizzando sondaggi e Foto in campo profondo, che usa Webb per guardare grandi macchie di cielo che a prima vista potrebbero sembrare vuote. Queste regioni non contengono oggetti luminosi come i pianeti del sistema solare e si trovano lontano dal centro della nostra galassia, il che consente agli astronomi di cercare in profondità nello spazio per scoprire questi oggetti estremamente distanti.

JWST è stato in grado di rilevare per la prima volta l’anidride carbonica nell’atmosfera di un esopianeta e recentemente ha rilevato anche una serie di altri composti nell’atmosfera di WASP-39b, tra cui vapore acqueo e anidride solforosa. Ciò significa non solo che gli scienziati possono vedere la composizione dell’atmosfera del pianeta, ma possono anche vedere come l’atmosfera interagisce con la luce della stella ospite del pianeta, poiché l’anidride solforosa viene creata da reazioni chimiche con la luce.

Conoscere le atmosfere degli esopianeti è fondamentale se vogliamo trovare pianeti simili alla Terra e cercare la vita. Gli strumenti della generazione precedente potevano identificare gli esopianeti e fornire informazioni di base come la loro massa o diametro e quanto lontano orbitano dalla loro stella. Ma per capire come sarebbe su uno di questi pianeti, dobbiamo conoscerne l’atmosfera. Utilizzando i dati del JWST, gli astronomi saranno in grado di cercare pianeti abitabili ben oltre il nostro sistema solare.

Gli anelli di Giove sono stati catturati dal telescopio spaziale.

Gli anelli di Giove sono stati catturati dal telescopio spaziale.
Immagine: NASA

Non sono solo i pianeti lontani che hanno catturato l’attenzione di JWST. Più vicino a casa, JWST è stato utilizzato per studiare i pianeti nel nostro sistema solare, incluso Nettuno e Giove, e sarà presto utilizzato anche per studiare Urano. Osservando nella gamma degli infrarossi, il JWST è stato in grado di identificare caratteristiche come l’aurora boreale di Giove e una visione chiara della Grande Macchia Rossa. Inoltre, l’alta risoluzione del telescopio significa che può vedere piccoli oggetti anche contro la luminosità dei pianeti, come mostrare gli anelli di Giove raramente visti. Ha anche catturato l’immagine più nitida degli anelli di Nettuno in più di 30 anni.

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L’altra grande indagine di JWST quest’anno è stata su Marte. Marte è il pianeta al di fuori della Terra meglio studiato, avendo ospitato molti rover, orbiter e lander nel corso degli anni. Ciò significa che gli astronomi hanno una comprensione abbastanza buona della composizione dell’atmosfera e stanno iniziando a conoscere il suo sistema meteorologico. Marte è anche difficile da studiare con un telescopio spaziale sensibile come JWST perché è così luminoso e così vicino. Ma questi fattori lo hanno reso un banco di prova ideale per vedere di cosa era capace il nuovo telescopio.

È stato utilizzato JWST Sia le telecamere che i dispositivi di spettro per studiare Marte, mostrando la composizione della sua atmosfera, che corrisponde quasi esattamente al modello atteso dai dati attuali, a dimostrazione di quanto gli strumenti del JWST siano accurati per questo tipo di indagine.

Un altro obiettivo di JWST è conoscere il ciclo di vita delle stelle, che gli astronomi attualmente comprendono a grandi linee. Sanno che le nuvole di polvere e gas formano nodi che raccolgono più materiale per loro e collassano per formare protostelle, per esempio, ma esattamente come ciò avvenga necessita di ulteriori ricerche. Imparano anche a conoscere le regioni in cui si formano le stelle e perché le stelle tendono a formarsi in ammassi.

JWST è particolarmente utile per studiare questo argomento poiché i suoi strumenti a infrarossi gli consentono di scrutare attraverso nuvole di polvere per vedere le regioni interne dove si stanno formando le stelle. Le foto recenti mostrano un file sviluppo delle protostelle E butti via le nuvole e cerchi le regioni dove le stelle sono dense, come la famosa stella pilastri della creazione nella Nebulosa Aquila. Immaginando queste strutture in diverse lunghezze d’ondaGli strumenti di JWST possono vedere varie caratteristiche della polvere e della formazione stellare.

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Questa immagine mostra una galassia a spirale dominata da una regione centrale luminosa.  La galassia ha sfumature blu-viola con regioni rosso-arancio piene di stelle.  Si può anche vedere un grande picco di diffrazione, che appare come uno schema stellare sopra la regione centrale della galassia.  Molte stelle e galassie riempiono lo scenario di sfondo

NGC 7469
ESA/Webb, NASA, CSA e L. Armus,

Parlando di pilastri della creatività, una delle più grandi eredità di JWST nella mente del pubblico sono le straordinarie immagini dello spazio che ha richiesto. Dall’eccitazione internazionale quando le prime immagini del telescopio sono state rivelate a luglio Nuove viste di monumenti famosi Come le colonne, quest’anno le Web Images sono state ovunque.

E anche meraviglioso Nebulosa Carena E il Primo campo profondoAltre foto su cui vale la pena riflettere tra un minuto includono le figure scolpite a stella di La Nebulosa TarantolaDusty Tree Rings da Stella binaria Wolf-Rayet 140E il bagliore dell’altro mondo Giove nell’infrarosso.

E le foto continuano ad arrivare: proprio la scorsa settimana è stata rilasciata una nuova foto che mostra a cuore ardente La galassia NGC 7469.

Ecco un anno pieno di scoperte sorprendenti e molto altro ancora in arrivo.