Il telescopio spaziale Webb è costruito con alcuni dei più sofisticati strumenti scientifici inviati oltre l’orbita terrestre. Gli astronomi sperano che la navicella spaziale li aiuterà a capire di più sui buchi neri, su come nascono e muoiono le stelle e cosa c’è nell’atmosfera dei pianeti in orbita attorno ad altre stelle. Forse ci darà anche un assaggio di un’epoca vicina al Big Bang.
Perché guardare oltre aiuta gli scienziati a vedere i miliardi di anni passati?
Ricordi la velocità della luce? Una velocità costante attraverso il vuoto dello spazio è di oltre 186.000 miglia al secondo, o oltre sei trilioni di miglia all’anno.
Questo rende un anno luce, la distanza percorsa dalla luce in un anno, un pratico metro per le distanze cosmiche.
Spiega anche perché guardare nell’universo significa guardare nel passato.
Se una stella dista 10 anni luce, significa che la sua luce ha impiegato 10 anni per raggiungerci: stiamo osservando una stella che esisteva 10 anni fa. (La luce del sole impiega otto minuti per raggiungere la Terra.)
Per gli oggetti più distanti che il Web può rilevare, quelle particelle di luce viaggiano per circa 13 miliardi di anni luce, viaggiando nello spazio per 13 miliardi di anni. La luce nell’immagine del Web “Deep Field” rilasciata lunedì è un’istantanea di una regione dell’universo che ha meno di un miliardo di anni.
Cosa può insegnare agli astronomi saperne di più sul periodo vicino al Big Bang?
Quando brillarono le prime stelle? Quando si sono fuse le prime galassie dalle nubi di gas? Quanto erano diverse le prime stelle e galassie che riempiono l’universo oggi?
Nessuno lo sa davvero. È un capitolo mancante nella storia dell’universo. Sappiamo che l’universo ha avuto inizio in un istante dal Big Bang. Quell’esplosione ha lasciato una scia di rumore a microonde che è stato scoperto nel 1964 ed è stato ampiamente studiato nel corso dei decenni. L’universo si raffreddò, la materia iniziò ad accumularsi e si pensa che le prime stelle si siano formate circa 100 milioni di anni dopo il Big Bang.
Le prime stelle devono essere state diverse perché il Big Bang ha prodotto solo idrogeno ed elio insieme a litio e berillio. Elementi pesanti: carbonio, silicio, ferro e niente del resto della tavola periodica. Alcuni astrofisici ritengono che molte delle prime stelle, prive di elementi pesanti, fossero massicce, bruciarono brillantemente e morirono giovani in esplosioni di supernova, spargendo materiale che in seguito avrebbe potuto formare pianeti e alla fine vivere come noi.
Webb è stato il primo telescopio a rilevare e analizzare quelle prime stelle.
Perché gli strumenti di Webb aiutano a far avanzare questo lavoro?
Le due principali differenze tra Webb e Hubble sono le dimensioni dei loro specchi (gli specchi più grandi raccolgono più luce) e le lunghezze d’onda della luce che osservano. Hubble si concentra sulle lunghezze d’onda del visibile e dell’ultravioletto, fornendo nuove vedute senza precedenti di gran parte dell’universo.
Ma per l’universo primordiale, la parte infrarossa dello spettro era importante. Ciò è dovuto all’effetto Doppler. Quando un’auto della polizia sta accelerando, il tono della sirena è più alto man mano che l’auto si avvicina e più basso man mano che si allontana. Fondamentalmente la stessa cosa accade con la luce. Gli oggetti che sfrecciano verso di noi appaiono blu e quelli che si allontanano appaiono rossi perché il movimento che si allontana allunga le lunghezze d’onda delle particelle di luce all’esterno. Per gli oggetti molto distanti, come le prime stelle e le galassie, la maggior parte della luce viene spostata nell’infrarosso.
Le osservazioni a infrarossi dai telescopi sulla Terra sono essenzialmente impossibili. L’atmosfera blocca quelle lunghezze d’onda.
Le osservazioni a infrarossi possono essere facilmente alterate dalla radiazione termica. Ecco perché il web è stato posizionato a un milione di miglia dalla Terra e oscurato da un gigantesco scudo solare. Uno degli strumenti, lo strumento a infrarossi medi o MIRI, deve essere raffreddato a meno 447 gradi Fahrenheit per funzionare correttamente.
