Questa concezione artistica mostra come apparirà il James Webb Space Telescope quando verrà lanciato nello spazio. NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez La nostra conoscenza dell'universo è vincolata dalla portata dei nostri sensi, ma le nostre menti non conoscono tali limiti. Quando il bagliore di un falò ci acceca alla fonte di un ramoscello spezzato nell'oscurità del bosco, immaginiamo ogni sorta di terribili prospettive. Ma fai qualche passo, accendi il fuoco alle nostre spalle, e vediamo più profondamente e chiaramente. L'immaginazione incontra l'informazione, e improvvisamente sappiamo con cosa abbiamo a che fare.
Ma ci vuole più di un buon paio di occhi e una certa distanza dalle luci della città per comprendere il cosmo; richiede strumenti capaci di espandere i nostri sensi oltre i nostri limiti evolutivi, la nostra atmosfera o anche la nostra orbita planetaria. L'astronomia e la cosmologia sono entrambe costrette e limitate dalla qualità di questi strumenti.
Circa 400 anni fa, il telescopio ha rivelato lune insospettate, pianeti e macchie solari, innescando una serie di nuove teorie cosmiche e strumenti migliori per testarle, rivelando nebulose fluttuanti e stelle che si radunano lungo la strada.
A metà del XX secolo, i radiotelescopi hanno mostrato che le galassie, lontane dai blob statici, erano in effetti attive e traboccavano di energia. Prima del telescopio spaziale Kepler, pensavamo che gli esopianeti fossero rari nell'universo; ora sospettiamo che potrebbero essere più numerosi delle stelle. Più di tre decenni del telescopio spaziale Hubble, in orbita intorno alla Terra, hanno contribuito a squarciare il velo del tempo, fotografa asili nido stellari e dimostra che le galassie si scontrano. Ora, il James Webb Space Telescope è pronto a porre le spalle alla luce del sole, allontanarsi dalla Terra e rendere l'acuto, osservazioni delicate possibili solo al freddo, spazi oscuri oltre la luna.
In programma per il 18 dicembre 2021, data di lancio dallo spazioporto europeo di Kourou, Guiana francese, Webb è stato costruito da una collaborazione internazionale tra la NASA, l'Agenzia spaziale europea (ESA) e l'Agenzia spaziale canadese (CSA), ed è incaricato di rispondere ad alcuni molto domande ambiziose. Inoltre porterà gli astronomi più vicini che mai all'inizio del tempo, concedendo scorci di panorami a lungo ipotizzati ma mai visti prima, dalla nascita delle galassie alla luce delle primissime stelle.
Lo specchio a 18 segmenti del telescopio James Webb è appositamente progettato per catturare la luce infrarossa dalle prime galassie che si sono formate nell'universo primordiale, e aiuterà il telescopio a sbirciare all'interno delle nuvole di polvere dove si stanno ancora formando stelle e sistemi planetari. NASA Contenuti
Questa immagine mostra la differenza tra le viste visibili e infrarosse di Hubble della Nebulosa Testa di Scimmia. Il telescopio James Webb si concentrerà sull'imaging a infrarossi. L'Hubble Heritage Team (STScI/AURA), e J. Hester La missione di Webb si basa e amplia il lavoro dei Grandi Osservatori della NASA, quattro notevoli telescopi spaziali i cui strumenti coprono il litorale degli spettri elettromagnetici. Le quattro missioni sovrapposte hanno permesso agli scienziati di osservare gli stessi oggetti astronomici nel visibile, raggi gamma, Spettri a raggi X e infrarossi.
L'Hubble delle dimensioni di uno scuolabus, che vede principalmente nello spettro visibile con una certa copertura nell'ultravioletto e nel vicino infrarosso, ha dato il via al programma nel 1990 e, con ulteriore assistenza, completerà e lavorerà con Webb. Chiamato in modo appropriato per Edwin Hubble, l'astronomo che scoprì molti degli eventi su cui era stato costruito per indagare, il telescopio da allora è diventato uno degli strumenti più produttivi della storia scientifica, portando fenomeni come la nascita e la morte delle stelle, evoluzione galattica e buchi neri dalla teoria al fatto osservato.
Ad unirsi all'Hubble nei quattro grandi ci sono il Compton Gamma Ray Observatory (CGRO), Osservatorio a raggi X Chandra e telescopio spaziale Spitzer.
Ciò che rende Webb diverso è la capacità di guardare in profondità nel vicino e medio infrarosso, e avrà quattro strumenti scientifici per catturare immagini e spettri di oggetti astronomici. Perché è importante? Stelle e pianeti che si stanno appena formando sono nascosti dietro la polvere che assorbe la luce visibile. Però, la luce infrarossa emessa può perforare questa coperta polverosa, rivelando cosa c'è dietro. Gli scienziati sperano che questo permetterà loro di osservare le primissime stelle nell'universo; la formazione e la collisione di galassie nascenti; e la nascita di stelle e sistemi protoplanetari, forse anche quelli che contengono i costituenti chimici della vita.
Queste prime stelle potrebbero contenere la chiave per comprendere la struttura dell'universo. Teoricamente, dove e come si sono formati si riferisce ai primi modelli di materia oscura - invisibile, materia misteriosa rilevabile dalla gravità che esercita - e i loro cicli di vita e morte hanno causato feedback che hanno influenzato la formazione delle prime galassie [fonte:Bromm et al.]. E come supermassiccio, stelle di breve durata, stimata intorno alle 30-300 volte la massa (e milioni di volte la luminosità) del nostro sole, queste stelle primogenite potrebbero essere esplose mentre le supernovae sono poi collassate per formare buchi neri, successivamente gonfiandosi e fondendosi negli enormi buchi neri che occupano i centri delle galassie più massicce.
Assistere a tutto questo è un'impresa che va al di là di qualsiasi strumento o telescopio costruito finora.
Prima luceIl termine prima luce si riferisce alle prime stelle mai formatesi nell'universo, che si sono accese 400 milioni di anni dopo il big bang e sono costituite interamente da gas primordiale. Questi antichi soli non sono le più antiche sorgenti di radiazioni, però. Quell'onore appartiene alla radiazione cosmica di fondo, la radiazione a microonde rilasciata dalla formazione dei primi atomi intorno ai 400, 000 anni dopo il big bang e osservato dalle missioni Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) e Cosmic Background Explorer (COBE) della NASA. Webb, però, non vedrà queste prime radiazioni.
I tecnici hanno eseguito con successo un test critico sullo schermo solare a cinque strati di Webb dispiegando completamente ciascuno dei suoi strati di dimensioni univoche nella stessa posizione che avranno mentre orbitano attorno al sole a un milione di miglia di distanza dalla Terra. NASA/Chris Gunn Webb assomiglia un po' a una zattera a forma di diamante con una spessa albero e vela ricurvi - se la vela fosse stata costruita da un gigante, api mellifere che masticano il berillio. La "zattera" (o parasole) è costituita da strati di membrana - tutti sottili come un capello umano - di Kapton, una plastica ad alte prestazioni rivestita con un metallo riflettente. Insieme proteggono il riflettore principale e gli strumenti.
La "chiglia" di Webb è ciò che pensereste come la sua struttura a pallet unificata. È lì che l'enorme parasole si piega per il decollo. Al centro si trova l'autobus spaziale, che racchiude tutte le funzioni di supporto che mantengono Webb in esecuzione, compresa l'energia elettrica, controllo dell'atteggiamento, comunicazioni, comando e trattamento dei dati, e controllo termico. Un'antenna ad alto guadagno adorna l'esterno del Webb, così come una serie di inseguitori stellari che funzionano con il sensore di guida fine per mantenere tutto puntato nella giusta direzione. Finalmente, a un'estremità del parasole, e perpendicolare ad esso, è un correttore di assetto che compensa la pressione che i fotoni esercitano sulla nave, proprio come fa un flap di assetto su una nave a vela.
Sopra il parasole c'è la "vela, " o gli specchi giganti di Webb. Webb ha uno specchio primario di 6,5 metri di diametro che misura la luce proveniente da galassie lontane. (In confronto, lo specchio del telescopio spaziale Hubble è di 7,8 piedi [2,4 metri]). È composto da 18 sezioni esagonali di berillio che si aprono dopo il lancio, quindi coordinarsi per agire come un enorme specchio primario. Questo specchio ha un design molto più leggero e consente all'intera struttura di piegarsi come un tavolo a ribalta. La forma esagonale degli specchi permette alla struttura di essere grossolanamente circolare, senza lacune. Se i segmenti dello specchio fossero invece dei cerchi, ci sarebbero degli spazi tra loro.
Diamo uno sguardo più da vicino agli strumenti che renderanno possibili tutti questi studi.
Gli specchi del telescopio James Webb sono ricoperti da uno strato d'oro microscopicamente sottile, che li ottimizza per riflettere la luce infrarossa, la lunghezza d'onda primaria della luce che osserverà. NASA
La Near Infrared Camera di Webb presenta un mosaico di sensori di luce da 16 megapixel. Il mosaico comprende quattro tessere separate montate insieme con una maschera nera che copre gli spazi tra le tessere. Kenneth W. Don Sebbene veda un po' nel campo visivo (luce rossa e dorata), Webb è fondamentalmente un grande telescopio a infrarossi.
Ma l'osservazione a infrarossi è essenziale per comprendere l'universo. Polvere e gas possono bloccare la luce visibile delle stelle nei vivai stellari, ma l'infrarosso passa. Inoltre, mentre l'universo si espande e le galassie si allontanano, la loro luce si "allunga" e si sposta verso il rosso, scivolando verso lunghezze d'onda elettromagnetiche (EM) più lunghe come l'infrarosso. Più lontana è la galassia, più velocemente si allontana e più la sua luce cambia verso il rosso, quindi, il valore di un telescopio come Webb.
Gli spettri infrarossi possono anche fornire una grande quantità di informazioni sulle atmosfere degli esopianeti e se contengono ingredienti molecolari associati alla vita. Sulla terra, chiamiamo vapore acqueo, metano e anidride carbonica "gas serra" perché assorbono l'infrarosso termico (noto anche come calore). Perché questa tendenza vale ovunque, gli scienziati possono utilizzare Webb per rilevare tali sostanze nelle atmosfere di mondi lontani cercando modelli di assorbimento rivelatori nelle loro letture spettroscopiche.
L'universo nascostoGli astronomi soprannominano la gamma infrarossa dello spettro elettromagnetico (EM) "universo nascosto". Sebbene qualsiasi oggetto con calore irradi luce infrarossa, L'atmosfera terrestre ne blocca la maggior parte, rendendolo invisibile all'astronomia terrestre.
Webb ha il compito di rispondere a molti dei più grandi misteri della vita, come come si è sviluppata la vita sulla Terra; come fanno le galassie, come questo conosciuto come Messier 81, modulo; e c'è mai stata vita su Marte? NASA/JPL-Caltech/ESA/Harvard-Smithsonian CfA Il telescopio spaziale James Webb è il più grande, il più potente telescopio spaziale mai costruito. Sarà il telescopio più complesso lanciato nello spazio. I dati che fornisce durante la sua missione, che dovrebbe durare tra i cinque e i 10 anni, potrebbe cambiare la nostra comprensione dell'universo.
Come mai? Poiché il suo obiettivo è esaminare tutte le fasi della nostra storia cosmica, compreso il big bang. Ma ci sono quattro obiettivi distinti per il telescopio Webb durante la sua missione, e sono raggruppati in quattro temi:
Pubblicato originariamente:9 ottobre 2014
