Un anno fa, il 25 dicembre 2021 alle 13.20 italiane veniva lanciato il telescopio spaziale più complesso, potente e ambizioso mai costruito dall’umanità. Dopo anni di test, assemblamenti, variazioni, incertezze e un budget di poco meno di 12 miliardi di dollari, il James Webb Space Telescope è partito a bordo del razzo Ariane V alla volta dello spazio.
Dopo la separazione e le sequenze di dispiegamento delle varie componenti del Webb, il colossale telescopio ha proseguito il suo viaggio verso il punto lagrangiano L2, ad 1.5 milioni di km dalla Terra. Il 12 luglio 2022, dopo sei mesi dalla partenza, abbiamo finalmente potuto apprezzare le prime foto scientifiche scattate dal telescopio.
In questo primo anno dalla partenza, e in questi primi sei mesi di ricerca scientifica, il Webb ci ha regalato non solo i dati più dettagliati, complessi e sensibili mai ottenuti nell’Universo a infrarosso, ma anche delle immagini che faranno la storia. Scatti iconici che mostrano la bellezza del cosmo di cui siamo parte integrante, e che tentano di sviscerarne i segreti. Alcuni di essi li abbiamo raccolti in questo articolo, per celebrare l’attività del telescopio e le sue prestazioni senza precedenti.
Pilastri della Creazione
I Pilastri della Creazione appaiono più brillanti e dettagliati che mai in questo scatto della NIRCam (Near InfraRed Camera). Le zone color rosso intenso simili a lava sulle punte di alcuni pilastri sono emissioni di stelle che si stanno ancora formando. Il colore rosso è dovuto alle molecole di idrogeno energetiche che risultano dai getti e urti con le molecole del materiale circostante.
È curioso notare che in quest’immagine non ci sono galassie visibili. Infatti l’insieme di gas traslucido e polvere che compone il mezzo interstellare, nella parte più densa del disco della nostra Galassia, blocca la nostra visuale verso l’Universo più profondo.
Nebulosa della Carena
L’immagine più condivisa e commentata tra le cinque pubblicate il 12 luglio di quest’anno è quella della nebulosa della Carena, una delle più grandi nebulose visibili nel nostro cielo. In effetti, ammirandola ci si rende conto che ha davvero qualcosa di speciale. Sembra di osservare un paesaggio montano, ricchissimo di dettagli: la Carena si presenta come una vera e propria fucina di stelle, intenta a produrre astri molto massicci e brillanti.
Le forme sinuose di queste “montagne”, alte fino a 7 anni luce, sono modellate dalla luce ultravioletta e dai venti stellari provenienti da caldissime stelle situate al di sopra dell’immagine. Immagini come questa, soprattutto così dettagliate, sono utilissime per comprendere meglio il fenomeno della formazione stellare e il suo impatto sulle nubi gassose.
Nebulosa Tarantola
30 Doradus, meglio conosciuta come nebulosa Tarantola per l’aspetto dei suoi filamenti polverosi, è la regione di formazione stellare più grande e luminosa del Gruppo Locale, di cui è parte la nostra Via Lattea. Ospita le stelle più calde e massicce conosciute. Oltre alle giovani stelle, Webb ha rivelato anche galassie di sfondo lontane e la struttura dettagliata e la composizione del gas e della polvere della nebulosa. Osservata con la NIRCam, la regione assomiglia in tutto e per tutto alla casa di una tarantola, rivestita della sua seta. La cavità della nebulosa è stata scavata dalle radiazioni di un ammasso di stelle giovani e massicce, che scintillano di blu pallido nell’immagine.
Solo le aree circostanti più dense della nebulosa resistono all’erosione dei venti stellari di queste stelle, formando pilastri che sembrano puntare indietro verso l’ammasso. Essi sostengono protostelle in formazione, che alla fine emergeranno dai loro bozzoli polverosi e daranno a loro volta forma alla nebulosa.
Protostella L1527
In quest’altro scatto della NIRCam, lingue infuocate si espandono in una struttura a clessidra che avvolge la protostella L1527, all’interno di una nube oscura nella luce visibile. Le nubi nascondono all’interno del “collo” della clessidra una giovanissima stella, il cui disco protoplanetario messo di taglio è visto come una linea scura al centro. La luce della protostella filtra sopra e sotto questo disco, illuminando le cavità all’interno del gas e della polvere circostanti.
Le caratteristiche prevalenti della regione, le nuvole blu e arancioni, delineanole cavità create quando il materiale si allontana dalla protostella e si scontra con la materia circostante. Webb rivela anche filamenti di idrogeno molecolare che sono stati colpiti quando la protostella ha espulso materiale. Urti e turbolenze inibiscono la formazione di nuove stelle, che altrimenti si formerebbero in tutta la nube.
Galassia Fantasma
Il Webb ha osservato la galassia a spirale M74, anche detta galassia Fantasma, con il suo strumento Mid-InfraRed (MIRI) per saperne di più sulle prime fasi della formazione stellare nell’Universo locale. Queste osservazioni fanno parte di un tentativo di mappare nell’infrarosso 19 galassie vicine con alto tasso di formazione stellare, da parte della collaborazione internazionale PHANGS.
M74 è una particolare classe di galassie a spirale nota come spirale a grande disegno. Infatti, i suoi bracci a spirale sono prominenti e ben definiti, a differenza della struttura disordinata e irregolare che si osserva in altre galassie a spirale. La visione di Webb mette in evidenza le masse di gas e polvere all’interno dei bracci della galassia e il denso ammasso di stelle nel suo nucleo.
Nebulosa Anello meridionale
La nebulosa Anello meridionale è una nebulosa planetaria. L’immagine all’infrarosso di Webb mostra dettagli senza precedenti di questo complesso sistema; in particolare, ogni “guscio”che avvolge la stella centrale rappresenta un episodio in cui essa ha perso parte della sua massa. I gusci di gas più ampi verso le aree esterne dell’immagine sono stati espulsi prima, quelli più vicini alla stella sono i più recenti.
Le osservazioni effettuate con NIRCam rivelano anche raggi di luce estremamente sottili intorno alla nebulosa planetaria. La luce stellare delle stelle centrali fuoriesce dai punti in cui ci sono dei buchi nel gas e nella polvere, come la luce del sole attraverso le fessure di una nuvola.
First Webb Deep Field
La prima vera immagine scientifica di Webb è stata presentata in anteprima nella tarda serata italiana dell’11 luglio 2022 dal Presidente degli Stati Uniti Joe Biden e dall’amministratore della NASA Bill Nelson. Si tratta di un deep field, cioè di una immagine a lunga esposizione effettuata con lo scopo di catturare oggetti quanto più deboli e distanti possibile.
L’immagine è in realtà un collage di numerose immagini singole, il cui tempo di esposizione complessivo è di ben 12,5 ore. La lunga esposizione ha fatto emergere galassie distantissime, risalenti all’infanzia dell’Universo. La più distante ha impiegato ben 13,1 miliardi di anni per arrivare a noi: è partita quando l’universo aveva soltanto 700 milioni di anni.
Galassia Cartwheel
Una delle successive osservazioni del Webb riguarda la galassia Cartwheel. A circa 500 milioni di anni luce da noi, nella costellazione dello Scultore, questa galassia è uno spettacolo raro. Il suo aspetto, simile a quello della ruota di un carro, è il risultato di un evento cosmico particolarmente intenso: la collisione ad alta velocità di una galassia a spirale e di un’altra, più piccola.
Altri telescopi, tra cui Hubble, avevano già osservato la Cartwheel. Tuttavia, i nuovi dati all’infrarosso del Webb si spingono oltre la quantità di polvere che oscura la vista della galassia. In particolare, rivelano dettagli senza precedenti sulla formazione stellare e sul buco nero centrale della galassia, mostrando come la galassia Cartwheel sia cambiata nel corso di miliardi di anni.
Quintetto di Stephan
L’immagine dell’affascinante Quintetto di Stephan, un’altro dei primi scatti di Webb, è stata ottenuta combinando due immagini: una nel vicino infrarosso e una nel medio infrarosso, grazie alla NIRCam e a MIRI. Le galassie all’interno del quintetto costituiscono un gruppo perché sono legate gravitazionalmente tra loro, tranne quella più in basso, che in realtà è slegata dalle altre.
Il Webb rivela il gruppo galattico sotto una luce completamente nuova, mostrando dettagli mai visti prima, come ammassi scintillanti di milioni di giovani stelle e regioni di esplosione di stelle appena nate, ampie code di gas, polvere e stelle trascinate a causa delle interazioni gravitazionali.
Giove
L’immagine più bella di Giove effettuata con il Wbb è stata ottenuta mettendo insieme vari scatti della NIRCam. Ai poli del pianeta sono visibili aurore, rese con una colorazione dal verde al rosso, che raggiungono alte quote nell’atmosfera del pianeta. È inoltre ben visibile la Grande Macchia Rossa, anche se appare bianca, perché riflette grandi quantità di luce solare e di conseguenza appare molto luminosa nei filtri utilizzati per osservare il pianeta all’infrarosso.
Sono visibili anche diversi altri dettagli di ciò che si trova nei paraggi. Per esempio, sono osservabili i tenui anelli del pianeta, molto meno evidenti di quelli di Saturno e con una luminosità apparente fino a un milione di volte inferiore rispetto a quella media dell’atmosfera di Giove. A maggiore distanza si possono osservare Adrastea e Amalthea, due piccole lune gioviane.
Qui l’articolo sui primi scatti del Webb sul Sistema Solare.
Una nuova era astronomica
Negli ultimi 20 anni, migliaia di persone hanno dedicato la loro carriera a questo enorme progetto. Vedere quanto il James Webb sta riuscendo a fare e cosa ancora potrà raccontarci sull’origine e l’evoluzione dell’Universo e della vita stessa, alimenta la speranza e le aspirazioni di chi lo ha seguito con dedizione e grandi aspettative.
Queste immagini non sono solo meravigliosamente belle: rappresentano anche l’inizio di una nuova era dell’astronomia. Il livello di precisione e di dettaglio raggiunto dal Webb non ha paragoni con quello che può fare qualunque altro telescopio attualmente operativo negli infrarossi (e non solo). C’è stato quindi un vero e proprio salto generazionale, che ci permette di osservare il cosmo come non avevamo mai potuto fare finora. E non c’è dubbio che le straordinarie capacità del JWST siano destinate a rivoluzionare drasticamente la nostra comprensione del cosmo nei decenni a venire. Buon compleanno, Webb!
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