Alla scoperta del telescopio James Webb, come avvicinarsi all’universo delle osservazioni astronomiche con Ottica Astrologo a Roma.
Il telescopio James Webb è il più grande telescopio mai inviato nello spazio, e amplierà le scoperte nell’universo fatte dal telescopio Hubble, ma non è nato per sostituirlo.
Il lancio è avvenuto il 25 Dicembre 2021, su un razzo Ariane 5 e il 24 gennaio 2022, il JWST ha completato l’inserimento in orbita.
Le innovazioni rispetto ai precedenti telescopi spaziali sono il grande specchio primario per studiare lunghezze d’onda nella banda infrarossa, e la presenza di un ampio scudo termico multistrato per il mantenimento di una temperatura operativa molto bassa per bloccare le interferenze da sorgenti di calore.
Diversamente da Hubble, Webb orbiterà intorno al Sole a 1,5 milioni di km dalla Terra al punto L2 di Lagrange, che terrà il telescopio allineato con l’orbita terrestre consentendo allo scudo di proteggere il telescopio dalla luce e dal calore di Sole, Terra e Luna e garantendo comunicazioni continue con il centro di controllo e un’ininterrotta raccolta di dati non essendo ostacolato dall’interferenza oscuratrice dell’orbita lunare.
Perché un telescopio spaziale?!?
L’opacità dell’atmosfera terrestre, causata da elementi come vapore acqueo e anidride carbonica, ostacola la visualizzazione dei telescopi ottici a terra in quanto la luce proveniente dallo spazio viene bloccata o alterata da questi elementi, nonostante tutte le recenti innovazioni.
Come è fatto il telescopio James Webb?
È composto da 3 elementi principali
- il sistema ottico
- la strumentazione scientifica integrata
- il sistema navicella
Sistema ottico:
Lo specchio principale del James Webb Space Telescope ha un diametro di 6,5 metri (quello di Hubble è 2,4 metri).
Ogni singolo segmento di forma esagonale (in totale sono 18) è largo circa 1,32 metri e pesa circa 20 Kg.
L’area di raccolta è di 25,4 metri quadri e la lunghezza focale 131,4 metri, rapporto F/20.
Come materiale è stato scelto il berillio, in quanto è un metallo leggero e resistente.
Pensate che Hubble aveva uno specchio fatto completamente di vetro, mentre quello di Webb è in berillio ultraleggero.
Ogni singolo specchio è ricoperto da una lamina d’oro spessa 100 nanometri, che riflette meglio la luce infrarossa.
La lamina d’oro è a sua volta ricoperta da un sottile strato di vetro per proteggerla da graffi in caso di manipolazione o piccole particelle.
Dietro ognuno dei 18 segmenti dello specchio ci sono sette attuatori (quindi 126 in totale) che permetteranno di cambiare la posizione e la curvatura dei singoli segmenti.
Lo specchio secondario è uno specchio circolare convesso di 0.74 metri di diametro.
Un set di attuatori consente anche in questo caso il controllo di posizione e orientamento dello specchio.
Lo specchio terziario è uno specchio asferico concavo di forma allungata, di circa 0.73×0.52 metri.
Esso rimane fermo e non è dotato di attuatori.
Per vedere le prime stelle e galassie nell’Universo primordiale, gli astronomi devono osservare la luce infrarossa da loro emessa.
Poiché gli oggetti caldi emettono luce infrarossa, se lo specchio del James Webb avesse la stessa temperatura di quello di Hubble, la debole luce infrarossa proveniente da galassie lontane si perderebbe nel bagliore infrarosso dello specchio.
Per questo motivo il James Webb deve essere molto freddo, con gli specchi a circa -220°C.
Lo strumento MIRI (Mid-Infrared Instrument), installato sul telescopio lavorerà ad appena 7K (pari a circa -266,15°C) grazie a un sistema di raffreddamento aggiuntivo a elio liquido.
Gli altri strumenti, compreso NIRCam, che servirà per l’allineamento degli specchi, lavoreranno a -153°C.
Si tratta di temperature estremamente basse ed è uno dei motivi per i quali è stata pensata la schermatura solare.
Inoltre nella zona posteriore dello specchio primario è presente ADIR (Aft Deployed Instrument Radiator), un radiatore che servirà a smaltire parte del calore.
La luce infrarossa e gli obiettivi del telescopio
- Osservare le stelle primordiali
Uno degli obiettivi principali sarà quello di studiare la formazione delle prime stelle nell’Universo primordiale.
Questo evento sappiamo essersi verificato a circa 100-200 milioni di anni dopo il Big Bang.
La luce che ci arriva da questo Universo remoto ha dunque viaggiato 13,6 miliardi di anni per arrivare fino ai nostri telescopi.
Quindi in realtà stiamo osservando indietro nel tempo ad oggetti che si allontanano da noi sempre più velocemente e questo spinge le lunghezze d’onda a valori sempre più alti.
Webb osserverà a lunghezze d’onda maggiori di Hubble: il range osservativo del James Webb andrà da 0.6 a 28 micrometri (1 micrometro sono 1000 nanometri), quindi dalla luce visibile dorata fino a quella invisibile infrarossa.
A titolo di esempio l’occhio umano può vedere solo tra 380 e 780 nanometri, Webb da 600 a 28.000!
- Osservare la formazione di stelle e pianeti
Un altro obiettivo è osservare la formazione di stelle e pianeti, un evento che avviene in dense nubi di polvere.
Le particelle di polvere tendono ad oscurare la luce visibile, mentre non ostacolano la radiazione infrarossa.
Ciò permetterà al JWST di studiare i processi che conducono alla formazione dei pianeti.
- Scoprire nuovi Pianeti al di fuori del Sistema Solare
Grazie al coronografo può bloccare la luce della stella madre di un sistema planetario.
Questo gli permetterà di rilevare la presenza di pianeti giovani caldi in formazione.
Webb sfrutterà anche il metodo del transito per la rivelazione di pianeti, osservando il calo del flusso di una stella al passaggio di un pianeta davanti ad essa.
Infine analizzando la luce che attraversa l’atmosfera del pianeta, sarà in grado di studiare le proprietà chimiche e fisiche, fornendo informazioni sulla presenza di acqua e carbonio, motivo di indagine sulla presenza o meno di vita.
- Studiare le zone più esterne del nostro sistema solare
Il pianeta nano Plutone, le lune dei pianeti giganti gassosi, comete, asteroidi e in generale, altri corpi presenti nella fascia di Kuiper.
Tutti oggetti vicini ma molto piccoli
- Contribuire all’indagine sull’energia oscura
James Webb, grazie all’osservazione di Supernove ad alto spostamento verso il rosso, sarà in grado di fornire informazioni sulla misteriosa energia oscura.
In conclusione il telescopio James Webb ci consentirà di arrivare così indietro nel tempo da conoscere come si sono formate le prime stelle, aiutandoci a comprendere quali teorie sono veritiere e quali vanno completamente rielaborate.
Quando esattamente si sono accese le prime stelle nell’universo?
Le atmosfere dei pianeti al di fuori del sistema solare contengano ammoniaca o altri potenziali segni di presenza di vita?
Il James Webb Space Telescope è uno dei progetti spaziali scientifici più complessi e avanzati mai creati dall’uomo e le nostre aspettative sono altissime.
Tuttavia, noi da quaggiù, attraverso il giusto setup siamo in grado, nel nostro piccolo, di osservare pianeti, costellazioni e satelliti nonché regalarci molte soddisfazioni anche con oggetti del profondo cielo quali galassie e nebulose.
Negli ultimi anni la tecnologia ha fatto passi da giganti in campo astronomico.
Basti pensare che, non più di vent’anni fa, solamente la configurazione iniziale richiedeva ore di tempo speso ad allineare, inseguire a studiare mappe.
Oggi, invece grazie all’utilizzo di strumenti all’avanguardia, componenti computerizzati e sensori digitali siamo in grado di osservare il cosmo come non si era mai potuto fare prima, anche senza avere grandi competenze.
Un risultato impensabile che sta attirando sempre più persone interessate a comprendere cosa “popola” il nostro universo astronomico.
Ottica Astrologo a Roma è oramai da anni un punto di riferimento nella vendita e soprattutto nella guida a come avvicinarsi all’astronomia.
Presso il nostro punto vendita a Roma è presente un esperto del settore che vi saprà consigliare, vi mostrerà come utilizzare al meglio gli strumenti per l’osservazione, offrendo suggerimenti preziosi anche post-vendita.
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Ad ogni modo presso il nostro punto vendita troverai anche prodotti entry-level per ragazzi e giovani osservatori spinti dalla curiosità esplorare la luna in tutto il suo splendore e non solo.
In conclusione possiamo dire che indubbiamente ciò che il telescopio James Webb ci regalerà sarà qualcosa che andrà ben oltre le nostre alte aspettative.
Per quanto le prestazioni dei telescopi terrestri siano imparagonabili ad un telescopio spaziale è pur sempre un’esperienza hobbistica che vale la pena provare.
In fondo… tutto è possibile, basta equipaggiarsi delle giuste attrezzature per provare ad emozionarsi di fronte a così tanta bellezza.
