Questa immagine del telescopio spaziale Hubble della NASA mostra il cuore dell'ammasso stellare globulare Messier 92 (M92), uno dei più antichi e luminosi della Via Lattea. Il cluster racchiude circa 330, 000 stelle strettamente insieme, e orbitano in massa attorno al centro della galassia. Il telescopio spaziale James Webb della NASA osserverà M92, o un simile ammasso globulare, all'inizio della sua missione di dimostrare la sua capacità di distinguere la luce delle sue singole stelle in un ambiente densamente popolato. L'alta risoluzione e la sensibilità di Webb forniranno agli scienziati una grande quantità di dati dettagliati sulle stelle rilevanti per molte aree dell'astronomia, compreso il ciclo di vita stellare e l'evoluzione dell'universo. Credito:NASA/ESA; Ringraziamento:Gilles Chapdelaine
La combinazione di strumenti ad alta risoluzione e di rilevamento a infrarossi sul prossimo telescopio spaziale James Webb della NASA rivelerà stelle che sono attualmente nascoste anche dal potente telescopio spaziale Hubble. La ricchezza di dati stellari aggiuntivi consentirà agli astronomi di indagare su una serie di domande, dalla nascita delle stelle alla morte delle stelle fino all'inafferrabile tasso di espansione dell'universo. Le prime osservazioni con Webb dimostreranno la sua capacità di distinguere la luce individuale delle stelle nell'universo locale in una serie di ambienti e forniranno agli astronomi gli strumenti per sfruttare al meglio le potenti capacità di Webb.
"I telescopi spaziali Hubble e Spitzer della NASA sono stati trasformativi, aprendo la porta all'universo a infrarossi, oltre il regno della luce rossa visibile. Webb è una naturale evoluzione di quelle missioni, combinando la visione di Spitzer dell'universo a infrarossi con la sensibilità e la risoluzione di Hubble, " dice Daniel Weisz dell'Università della California, Berkeley, il ricercatore principale del programma ERS (Early Release Science) di Webb sulle popolazioni di stelle risolte.
La capacità di Webb di risolvere le singole stelle che sono avvolte dietro gas e polvere nella luce visibile sarà applicabile a molte aree della ricerca astronomica. Gli obiettivi di questo programma ERS sono dimostrare le capacità di Webb nell'universo locale e creare programmi di analisi dei dati open source per gli astronomi per sfruttare al meglio l'osservatorio il più rapidamente possibile. I dati dei programmi ERS saranno immediatamente disponibili per altri astronomi, e archiviato per ricerche future tramite il Barbara A. Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST).
Approfondimento sull'Energia Oscura
La capacità di Webb di individuare i dettagli per più stelle singole di quanto abbiamo visto prima migliorerà le misurazioni della distanza delle galassie vicine, che Weisz dice sarà cruciale per uno dei più grandi misteri dell'astronomia moderna:quanto velocemente si sta espandendo l'universo? Un fenomeno chiamato energia oscura sembra guidare questa espansione. Vari metodi per calcolare il tasso di espansione hanno portato a risposte diverse, discrepanze gli astronomi sperano che i dati di Webb possano aiutare a riconciliare.
"Per fare una di queste scienze, calcolando le distanze e poi il tasso di espansione dell'universo, dobbiamo essere in grado di estrarre la luce delle singole stelle dalle immagini Webb, " Weisz afferma. "Il nostro team del programma ERS svilupperà un software che consentirà alla comunità di effettuare questi tipi di misurazioni".
Il ciclo di vita stellare
Vedere più stelle significherà avere maggiori informazioni sul loro ciclo di vita. Webb fornirà nuove visioni dell'intera gamma di fasi della vita di una star, dalla formazione alla morte.
Il James Webb Space Telescope della NASA è progettato per osservare la luce infrarossa, lunghezze d'onda della luce che vanno oltre l'arcobaleno visibile agli occhi umani. Le lunghezze d'onda più lunghe della luce infrarossa forniscono informazioni che altre lunghezze d'onda non possono, compresa la formazione stellare e altri processi che avvengono dietro spessi veli di polvere, che bloccano le lunghezze d'onda più corte della luce visibile. Webb rileverà una gamma di luce infrarossa che si sovrappone a quella osservata da altre missioni della NASA, ma copriranno anche una porzione significativa dello spettro infrarosso che non è possibile. Questa infografica evidenzia la copertura dello spettro sovrapposta e gratuita di Webb con due missioni della NASA:il telescopio spaziale Hubble e il telescopio spaziale Spitzer. Webb offre una combinazione della potenza e della sensibilità dell'immagine di Hubble con la copertura a infrarossi di Spitzer, e va oltre entrambi per fornire una ricchezza di nuovi dati a infrarossi sull'universo che è nascosto oltre la luce rossa visibile. Credito:NASA e J. Olmstead (STScI)
"In questo momento siamo effettivamente limitati a studiare la formazione stellare nella nostra galassia, la Via Lattea, ma con le capacità a infrarossi di Webb possiamo vedere attraverso i bozzoli polverosi che riparano la formazione di protostelle in altre galassie, come Andromeda, che è più ricco di metalli e guarda come si formano le stelle in un ambiente molto diverso, " dice Weisz.
L'astronoma Martha Boyer, anche in questo gruppo di programmi di osservazione, è interessato alle intuizioni che Webb fornirà verso la fine del ciclo di vita stellare, quando le stelle si gonfiano, rosso, e polveroso.
"Lo Spitzer Space Telescope della NASA ci ha mostrato che polveroso, le stelle evolute esistono anche in galassie molto primitive dove non erano previste, e ora con Webb saremo in grado di caratterizzarli e imparare come i nostri modelli del ciclo di vita delle stelle si allineano con le osservazioni reali, "dice Boyer, uno scienziato dello strumento del team Near Infrared Camera (NIRCam) di Webb presso lo Space Telescope Science Institute di Baltimora, Maryland.
L'universo primordiale attraverso il vicinato locale
Risolvere e studiare le singole stelle è necessario per comprendere il quadro più ampio di come si sono formate e funzionano le galassie. Gli astronomi possono quindi porre domande ancora più grandi su come le galassie si sono evolute nel tempo e nello spazio, dal lontano, primo universo al Gruppo Locale, un insieme di oltre 20 galassie vicine a cui appartiene la nostra galassia. Weisz spiega che anche se questo programma di osservazione guarderà localmente, ci sono prove dell'universo primordiale da scoprire.
"Faremo studiare a Webb un vicino, galassia nana ultra debole, un residuo delle prime galassie-seme formatesi nell'universo, alcuni dei quali alla fine si fusero per formare galassie più grandi come la Via Lattea, " dice Weisz. "A grandi distanze questi tipi di galassie sono troppo deboli perché anche Webb possa vederli direttamente, ma piccolo, le galassie nane locali ci mostreranno com'erano miliardi di anni fa".
"Abbiamo davvero bisogno di capire l'universo locale per capire tutto l'universo, " Dice Boyer. "Il Gruppo Locale di galassie è una sorta di laboratorio, dove possiamo studiare le galassie in dettaglio, ogni singolo componente. Nelle galassie lontane non possiamo risolvere molti dettagli, quindi non sappiamo esattamente cosa sta succedendo. Un passo importante verso la comprensione delle galassie lontane o primitive è studiare questa collezione di galassie che sono alla nostra portata".
Man mano che la missione Webb procede, Boyer e Weisz si aspettano che gli astronomi utilizzino gli strumenti sviluppati dal loro team in modi inaspettati. Sottolineano che lo sviluppo del programma è stato uno sforzo dell'intera comunità di astronomia dell'universo locale, e hanno in programma di continuare quella collaborazione una volta ricevuti i dati. Il loro team del programma di osservazione prevede di ospitare un seminario per esaminare i risultati del programma con altri astronomi e modificare il software che hanno sviluppato, il tutto con l'obiettivo di assistere i membri della comunità astronomica nella richiesta di tempo per utilizzare Webb per le loro ricerche.
"Penso che sia davvero importante:l'idea di lavorare insieme per raggiungere una grande scienza, al contrario di molti di noi che cercano di competere, " dice Weisz.
