Il nuovo telescopio della Nasa

Il lancio del James Webb Space Telescope è previsto per il mese prossimo e, rispetto a Hubble, dovrebbe consentire agli scienziati di indagare ancor più approfonditamente il passato dell’universo.

traduzione in estratto
di un articolo di Rivka Galchen
The New Yorker, 9 agosto 2021

Costato 10 miliardi dollari e costruito in 25 anni grazie al lavoro di migliaia di scienziati e ingegneri provenienti da quattordici paesi, verrà trasportato (pesa 7 tonnellate) da una nave che attraverserà il Canale di Panama e raggiungerà la base di Kourou, nella Guyana francese. Il telescopio verrà introdotto nel razzo europeo Ariane 5, dal nome della mitica principessa che aiutò il suo amato combattere il Minotauro e fuggire dal labirinto, che lo porterà a circa 10.000 km dalla Terra, in trenta minuti. Poi, proseguirà da solo il suo viaggio di 29 giorni verso un’orbita nello spazio distante 1 milione e mezzo di chilometri dalla Terra.

Lo scudo termico del JWST in una fase di assemblaggio nell’estate del 2014 (NASA Goddard Space Flight Center)

Durante il percorso, il telescopio dispiegherà lentamente 5 ‘ali’ argentate formate da strati di lamine di Kapton, grandi quanto un campo da tennis e più sottili di un foglio di carta, che funzioneranno da scudo termico per proteggerlo dalla luce e dal calore del sole, della luna e della Terra. Il telescopio resterà così al buio e freddo come lo spazio, per garantire che i segnali distanti non vengano dispersi. Dopo, si apriranno anche 18 esagoni di specchio di berillio rivestito in oro, formando così una superficie riflettente alta e ampia come una casa, che potrà catturare la luce che ha viaggiato per oltre 13 miliardi di anni.

Una fase di assemblaggio dello specchio del James Webb Space Telescope (NASA)

L’astronoma esperta di infrarossi Marcia Rieke, che ha dedicato gran parte degli ultimi due decenni al J.W.S.T., è la responsabile della fotocamera a raggi infrarossi chiamata nirCam, che è uno dei quattro principali strumenti di ricerca del telescopio e che permetterà di osservare la luce proveniente da miliardi di anni fa, quando si formarono le prime galassie.

Il lancio, nel corso degli anni, ha richiesto continui rifinanziamenti, ed è per questo che è stato ritardato più volte, ma è proprio grazie a questi slittamenti che Nikole Lewis, astronoma alla Cornell University e vice-direttrice del Carl Sagan Institute, esperta di esopianeti, ha potuto mettere a punto un altro strumento del telescopio: il nirSpec, uno spettrografo operante nel vicino-infrarosso (la spettroscopia è un metodo di analisi degli elementi presenti in un dato oggetto, sulla base dello spettro di luce che emette). Si tratta di un prodotto di alta ingegneria, progettato per osservare non solo gli esopianeti ma anche le Nane Brune e le galassie lontane. A questo scopo è dotato di migliaia di micro-otturatori, ciascuno più piccolo di un granello di sabbia, che da vicino somigliano alla carta quadrettata, in cui ogni cella funziona da copri-obiettivo che si può aprire e chiudere. “Lo strumento potrà rilevare segnali di luce debole a grande distanza senza l’interferenza di altri oggetti più luminosi”.
Lewis utilizzerà nirSpec per studiare gli esoplaneti che circondano la stella chiamata trappist-1 – scoperta solo nel 2016 – che, distante solo 39 anni luce, ha sette pianeti nella sua orbita, tre dei quali sembrano avere la giusta temperatura per ospitare acqua allo stato liquido.

Nasa

È stata di John Mather, astrofisico e vincitore del Premio Nobel insieme al collega George Smoot, l’idea di un telescopio spaziale più grande e potente di Hubble, e ha guidato il progetto sin dagli esordi nel 1995. Il nuovo telescopio, che avrebbe dovuto piegarsi in modo da essere caricato su un razzo e poi liberato nello spazio, sarebbe stato dotato di uno specchio più ampio per catturare la luce più lontana, che fosse freddo – protetto dalla luce e dal calore – e che avesse una migliore capacità di catturare le radiazioni infrarosse per una migliore osservazione, ma non fu preso sul serio. Un anno dopo, però, ottenne i finanziamenti della Nasa, anche se il budget era molto basso.
Le modifiche hanno reso il J.W.S.T. uno strumento potenzialmente rivoluzionario. Nel 2002 prese il nome di James Webb, un ex dirigente della Nasa che molti dicono avesse appoggiato Kennedy quando decise di intraprendere la missione sulla luna: il Presidente la considerava necessaria dal punto di vista militare, ma Webb la vedeva come uno stimolo potente per la scienza americana.

Northrop Grumman / NASA

Come racconta David Helfand, docente di astronomia alla Columbia University ed ex presidente dell’American Astronomical Society, la gran parte dello spettro della luce non è visibile all’occhio umano. Non abbiamo recettori biologici per le onde radio, o le microonde, o le radiazioni infrarosse. L’universo è in continua espansione, perciò la lunghezza d’onda della sua luce aumenta e diventa infrarossa. Sulla Terra ci sono numerosi telescopi più grandi del J.W.S.T., ma non sono in grado di osservare la gamma di luce infrarossa con il livello di risoluzione e sensibilità del nuovo telescopio.
Ma se qualcosa dovesse andare storto, non ci sarà modo di effettuare riparazioni sul J.W.S.T., a causa della sua lontananza.

Immagini di lontane galassie inviate da Hubble

Il telescopio Hubble, lanciato nell’aprile del 1990, che pure inizialmente aveva dato dei problemi, dopo che alcuni astronauti arrivati a bordo di uno shuttle ebbero eseguito le necessarie riparazioni nel 1993 iniziò a mandare immagini che fornivano informazioni importanti. Ci insegnarono che l’universo era considerevolmente più vecchio di quanto avessimo pensato, che dei pennacchi di vapore emergevano dalla luna ghiacciata di Giove, che i buchi neri supermassivi sono reali. Una delle immagini più famose documentava nuvole di polvere e gas che torreggiavano sul sulla Nebulosa Aquila dove le stelle stavano nascendo.

Molti pensavano che fosse uno spreco assurdo di risorse preziose, ma nel dicembre del 1995, Hubble scattò centinaia di immagini, con tempi di esposizione fino a 45 minuti, permettendo di scorgere le prime tracce di luce. Il telescopio rivelò l’esistenza di qualcosa come 3.000 galassie: il fatto che venissero da molti anni luce di distanza significava che risalivano a un momento molto precedente nella storia dell’universo e la loro osservazione permise lo studio della loro formazione ed evoluzione.
Nel 1924, Edward Hubble aveva scoperto che c’era almeno un’altra galassia oltre alla nostra: il telescopio che portava il suo nome rivelò che ne esistevano miliardi. Queste foto, note come le immagini del Campo profondo di Hubble, sono tra le più importanti per la moderna astronomia.

Campo profondo di Hubble

Il riconoscimento delle scoperte della scienza ha sempre incontrato molti ostacoli. Ogni volta che si guarda più avanti, l’universo diventa più vasto o, a seconda della prospettiva, noi diventiamo più piccoli, ma gli astronomi lavorano – non senza implicazioni di tipo etico – per la diffusione della conoscenza.

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