Il 25 dicembre 2023 sono passati due anni dal lancio nello spazio, avvenuto nel giorno di Natale 2021, un lancio di successo seguito da due anni di grandi scoperte.
Di recente, quella che più ha incantato la comunità scientifica e il mondo intero è la vista a infrarossi su uno dei pianeti più intriganti e misteriosi del nostro Sistema Solare: il ghiacciato, dinamico e luminoso Urano. I dati di Webb ci stanno permettendo di studiarlo come mai prima, aiutandoci anche a ottenere informazioni cruciali per la classificazione e la ricerca di pianeti extrasolari.
D’aiuto per questa ricerca è anche l’aver trovato tre nane brune molto piccole in un ammasso stellare della Via Lattea, una delle quali è la più piccola mai rilevata in questo ambiente.
Tutto questo e molto altro è raccontato in questo nuovo approfondimento della rubrica “Cronache dal James Webb“.
Dall’Universo primordiale
Lo scorso mese, il telescopio spaziale ha osservato un enorme ammasso di galassie, denominato MACS J0138.0-2155. Attraverso l’effetto della lente gravitazionale, una galassia particolarmente distante denominata MRG-M0138 ci appare deformata, a causa della potente gravità dell’ammasso di galassie posto fra tale sorgente lontana e gli strumenti del James Webb. Oltre a deformare e ingrandire la galassia distante, l’effetto di lente gravitazionale causato da MACS J0138 produce cinque diverse immagini di MRG-M0138.
Nel 2019, gli astronomi avevano annunciato che all’interno di MRG-M0138 si era verificata una supernova, scoperta realizzata a partire da immagini del telescopio spaziale Hubble scattate nel 2016, che mostravano immagini multiple della stessa esplosione stellare, la cui radiazione era stata moltiplicata dalla gravità. Il soprannome della supernova è supernova Requiem. Nella foto scattata da Hubble sono visibili tre immagini della supernova, e si prevede che una quarta immagine dovrebbe arrivare nel 2035.
Quando un altro team di astronomi ha esaminato le immagini Webb del 2023, è rimasto sbalordito nello scoprire che sette anni dopo, la stessa galassia ospita una seconda supernova, anch’essa con immagini multiple. Gli scienziati l’hanno chiamata supernova Encore e confermano si tratti con certezza di un’esplosione stellare.
Questa è la prima volta che due supernovae con immagini multiple grazie al fenomeno della lente gravitazionale sono trovate nella stessa galassia.
Utilizzato recenti dati di imaging profondo del Webb, gli astronomi hanno guardato 3.5 miliardi di anni nel passato per studiare un remoto ammasso gigante di galassie, Abell 2744 o Ammasso di Pandora, che contiene migliaia di galassie di tutte le dimensioni.
Concentrandosi sui vecchi e compatti ammassi di stelle chiamati ammassi globulari che si trovano in quelle galassie, gli scienziati hanno costruito simulazioni computerizzate avanzate di galassie in cui è possibile seguire l’evoluzione dei loro ammassi globulari dall’inizio fino ai giorni nostri.
Per la prima volta, grazie a Webb, è possibile vedere direttamente quali erano le caratteristiche degli ammassi stellari molto tempo fa. Cosa che consente di approfondire la loro storia passata e di aggiungere test completamente nuovi per quanto previsto dalla teoria.
Dalla Galassia, e oltre
Uno dei resti di supernova più famosi, meglio studiati e più immortalati dai telescopi da Terra e nello spazio è Cassiopea A. Di recente, anche il Webb ha avuto modo di studiarlo e immortalarlo in una coloratissima immagine della NIRCam, nel vicino infrarosso. La vista offerta dai suoi strumenti mostra i residui di un’esplosione molto violenta, con una risoluzione precedentemente irraggiungibile a queste lunghezze d’onda.
Questo sguardo svela dettagli intricati del guscio di materiale in espansione. Questo guscio è stato rilasciato in seguito a un’esplosione stellare avvenuta 340 anni fa, e si sta lentamente schiantando contro il gas espulso dalla stella prima di esplodere.
La vista estremamente nitida di Webb è stata in grado di rilevare i più piccoli grumi di gas, composti da zolfo, ossigeno, argon e neon, provenienti dalla stella stessa. In questo gas è racchiusa una miscela di polvere e molecole, che alla fine verrà incorporata in nuove stelle e sistemi planetari.
Utilizzando la sensibilità senza precedenti degli strumenti di Webb, un team di ricerca ha identificato tre candidate nane brune nell’ammasso stellare IC 348. Le nane brune si formano come stelle, che crescono abbastanza fino a collassare sotto la propria gravità, ma non diventano mai abbastanza dense e calde da iniziare a fondere l’idrogeno e trasformarsi in una stella. Non sono né astri, né pianeti, ma alcune di esse sono paragonabili a pianeti giganti, pesando solo poche volte la massa di Giove.
I tre oggetti trovati da Webb hanno una massa molto piccola, una ha solo 3-4 volte la massa di Giove ed è attualmente la più piccola nana bruna mai trovata in un ammasso stellare. Questa scoperta solleva diverse domande sul processo di nascita stellare, perché la formazione di una nana bruna così piccola sfida i modelli attuali.
Dal Sistema Solare
Questo mese il Webb ci ha regalato una nuova meravigliosa vista di Urano nell’infrarosso, rivelando dettagli senza precedenti dei suoi anelli, delle tempeste e della calotta polare stagionale. Questo sesto pianeta del Sistema Solare, che appare molto tranquillo nelle immagini in lunghezza d’onda visibile, si è invece rivelato complesso e molto dinamico.
La nuova immagine ad alta risoluzione mostra la calotta polare stagionale nord e diverse tempeste nell’atmosfera di Urano. A causa della sua inclinazione, il pianeta ha stagioni estreme, con un inverno lungo 21 anni. Maestosi e luminosi emergono gli anelli verticali del gigante ghiacciato, tra cui anche l’anello Zeta, il più debole e diffuso e il più vicino ad Urano.
NASA, ESA, CSA, STScI
L’importanza di osservare Urano nell’infrarosso risiede in una sempre maggiore comprensione delle variazioni climatiche e dell’atmosfera del pianeta, per ottenere informazioni uniche e dettagli nascosti nelle osservazioni ottiche. Questi dettagli, inclusi quelli sull’anello Zeta, possono rivelarsi molto utili per le future missioni di esplorazione del pianeta.
Studiare Urano può anche fornire indizi sui pianeti extrasolari simili e lontani, aiutando a comprendere la meteorologia, la formazione e la caratterizzazione dei pianeti di dimensioni analoghe. Questo approfondimento non solo arricchisce la nostra comprensione dell’Universo esterno, ma contribuisce anche a una più profonda conoscenza del nostro Sistema Solare.
