Le immagini pubblicate del nuovo telescopio mostrano una maggiore chiarezza e una ricchezza di dettagli rispetto a quelle fatte dal suo predecessore
Come previsto, ieri sono state pubblicate le prime cinque immagini (quattro fotografie e lo spettro di un esopianeta) dal James Webb Space Telescope. Gli oggetti scelti erano la spettacolare lente gravitazionale SMACS 7023, la turbolenta Nube di Carina, la nebulosa planetaria dell’Anello Sud, il compatto gruppo di galassie noto come Stephan’s Quintet e l’esopianeta WASP-96b. Nessuna delle immagini ha deluso le aspettative. In tutte, infatti, si registra un notevole miglioramento della qualità. Per più di tre decenni, il telescopio spaziale Hubble ha deliziato gli astronomi e il pubblico in generale con una vasta collezione di fotografie spettacolari di galassie, pianeti, stelle e altre strutture dell’Universo. Con Hubble abbiamo appreso che il cielo è “proprio lì“, alla nostra portata, e che nasconde meraviglie inaspettate. Ma ora, con James Webb già operativo, anche le migliori immagini del veterano Hubble impallidiscono. Così, dove prima non si poteva vedere nulla, ora appaiono centinaia di nuove galassie e quelle che erano piccole macchie di colore su uno sfondo nero ora diventano oggetti ben definiti e riccamente dettagliati che gli astronomi possono studiare. In questo articolo, confronteremo ciascuna delle nuove foto del telescopio spaziale con le immagini riprese in precedenza, riprese sia con Hubble che con altri telescopi. La differenza è evidente, ma non è una semplice questione di estetica. D’ora in poi, astronomi e astrofisici hanno l’arma più potente che abbiano mai tenuto nelle loro mani. E con esso cercheranno di estrarre dall’Universo i numerosi segreti che ancora nasconde. L’era di James Webb è iniziata.
SMACS 0723.
Questo campo profondo utilizza un ammasso di galassie lensing per trovare alcune delle galassie più lontane mai rilevate. A sinistra, l’immagine di Hubble. A destra, il James Webb.
A 4,2 miliardi di anni luce di distanza, nella costellazione dello Scultore, c’è un denso ammasso di galassie noto come SMACS 0723. La sua enorme massa, come prevede la teoria di Einstein, curva lo spazio-tempo, il ‘tessuto’ dell’Universo, in modo simile ad una palla che curva la superficie di un foglio tenuto da tutti e quattro gli angoli. Ciò fa sì che i raggi di luce provenienti da sorgenti lontane che si avvicinano a SMACS 0723 seguano la curva e diventino distorti. È ciò che gli astronomi chiamano “lenti gravitazionali”. Le lenti gravitazionali come SMACS 0723 sono molto utili in quanto agiscono come lenti d’ingrandimento che hanno l’effetto di aumentare la visibilità degli oggetti che, dalla prospettiva terrestre, si trovano dietro le lenti. In questo modo, gli scienziati possono vedere in modo molto più dettagliato oggetti che sono estremamente distanti ma che, attraverso le lenti gravitazionali, appaiono più vicini e più grandi. Durante i suoi oltre 30 anni di attività, il telescopio spaziale Hubble ha ripreso centinaia di lenti gravitazionali, osservandole oggetti a più di 12 miliardi di anni luce di distanza. Ma il James Webb, oltre ad avere uno specchio tre volte più grande (quello di Hubble è di 2,4 metri), opera nell’infrarosso, quindi nella nuova immagine è possibile vedere galassie che non apparivano nelle foto di Hubble, o che apparivano come punti sfocati e senza alcun dettaglio. Con una risoluzione senza precedenti, le galassie più lontane nell’immagine si trovano a 13,1 miliardi di anni luce di distanza. La spettacolare immagine del James Webb è stata ottenuta con la camera NIRCam, che opera nel vicino infrarosso e sarà responsabile delle fotografie più spettacolari del nuovo telescopio spaziale.
Da quando fu scoperta nel 1752 dall’astronomo francese Nicolas-Louis de Lacaille (che diede il nome a 14 delle 88 costellazioni conosciute), questa complessa ed enorme nebulosa lunga più di 300 anni luce non ha smesso di essere studiata dagli astronomi. Si trova a 8.500 anni luce dalla Terra e al suo interno ha luogo un processo attivo di formazione stellare. Nell’immagine più dettagliata di Hubble della nebulosa, si intravedono dettagli come la Nebulosa Keyhole (al centro a sinistra), sede di alcune delle stelle più calde, luminose e massicce di tutta la nostra galassia. Ma l’istantanea appena rilasciata dal Webb è letteralmente un’altra storia. Il nuovo telescopio spaziale, infatti, è così potente da essere in grado di mostrarci la formazione senza la fitta cortina di polvere e gas che ha letteralmente accecato Hubble. In questo modo, e per la prima volta, possiamo vedere un paesaggio di “colline cosmiche” e, dietro di esse, stelle appena nate che Hubble non era riuscito a mostrare. Uno spettacolo autentico che vale la pena contemplare lentamente. Un tesoro di informazioni per gli scienziati, l’immagine mostra nuove stelle durante le loro prime e rapide fasi di formazione. Sulle due parti dell’immagine, divise da una linea ondulata che separa un’area inferiore densa da una superiore più chiara, appare screziato un campo di innumerevoli stelle di molte dimensioni. Quelli più piccoli e deboli sono i più distanti, quelli più grandi, più vicini a noi, appaiono con una risoluzione più piena, con picchi di diffrazione di otto punti. Le nuvole traslucide e sottili sembrano sorgere dal basso sullo sfondo blu. Nella parte inferiore, le stelle cambiano colore dalle sfumature del blu all’arancione. La nebulosa, con le sue creste, picchi e valli, ricorda una catena montuosa. I tre grandi picchi di diffrazione in alto a destra suggeriscono la presenza di una grande stella nascosta.
Conosciuta anche come la nebulosa a otto esplosioni, NGC 3132 è un esempio lampante di nebulosa planetaria. In realtà, nonostante il nome, queste nebulose hanno poco o nulla a che vedere con i pianeti, in quanto sono enormi gusci di gas espulsi dalle stelle che si avvicinano alla fine della loro vita. NGC 3132 ha un diametro di quasi mezzo anno luce e, a una distanza di circa 2.000 anni luce dalla Terra, è una delle nebulose planetarie più vicine conosciute. I gas che circondano la stella si stanno espandendo e si stanno allontanando da essa a una velocità di 14,5 chilometri al secondo. Nell’immagine ottenuta qualche anno fa da Hubble, sono ben visibili due stelle vicino al centro della nebulosa, una bianca e luminosa e un’altra più piccola e più debole appena sopra e a destra. Nella nuova immagine Webb, i dettagli dell’anello di gas e dei filamenti che si estendono al suo interno sono mostrati in modo molto più dettagliato. Un rigonfiamento in alto a destra, che sembra svanire nello spazio, offre informazioni sulla dinamica della nebulosa. Il telescopio spaziale James Webb può vedere attraverso gas e polvere con dettagli senza precedenti. Entro diverse migliaia di anni, questi delicati strati gassosi si dissiperanno nello spazio circostante. Anche se può sembrare diversamente, è la più debole delle due stelle che ha espulso la nebulosa. Quella stella, ora più piccola del Sole, sebbene estremamente calda, era molto più grande in passato, ma nel tempo ha perso i suoi strati esterni. La stella più brillante, d’altra parte, è in una fase precedente dell’evoluzione stellare, ma in futuro probabilmente espellerà la propria nebulosa planetaria.
Il quintetto di Stephan
Grazie al Webb è possibile vedere, con un grado di dettaglio senza precedenti, come le galassie che interagiscono tra loro provocano la formazione di stelle in ognuna di esse e come viene alterato il gas di queste galassie. Il Quintetto di Stephan si trova a 290 milioni di anni luce dalla Terra, nella costellazione di Pegaso, ed è il primo gruppo compatto di galassie mai scoperto. Quattro delle cinque galassie che lo compongono eseguono da milioni di anni una danza i cui passi le portano ad avvicinarsi l’una all’altra, scambiandosi ‘flussi’ di materiale. In futuro, probabilmente si fonderanno per formare una galassia molto più grande. La foto del Quintetto di Stephan scattata da Hubble è probabilmente una delle più belle che il telescopio spaziale abbia mai realizzato. Ma basta un semplice sguardo alla nuova immagine realizzata dal Webb per apprezzarne le differenze. Ancora una volta, Webb è in grado di mostrare dettagli che prima erano invisibili. Grazie alla sua potente visione a infrarossi e alla risoluzione spaziale estremamente elevata, il nuovo telescopio mostra infatti strutture fini mai viste prima in questo gruppo di galassie. Brillanti ammassi di milioni di giovani stelle si vedono nelle regioni produttrici di stelle. Lunghe code di gas, polvere e stelle vengono estratte dalle varie galassie a causa delle interazioni gravitazionali tra di esse. E grazie allo strumento MIRI sono visibili anche enormi onde d’urto (intorno alle due galassie centrali, nei colori rosso e oro) causate dal passaggio di una delle galassie, NGC 7318 B, attraverso l’ammasso. La vicinanza di quattro delle cinque galassie del quintetto offre agli astronomi l’opportunità di studiare come le galassie interagiscono e si fondono. Raramente gli scienziati sono stati in grado di vedere in modo così dettagliato come le galassie in collisione innescano ondate di nuova formazione stellare. Le nuove informazioni fornite dall’immagine Webb forniscono preziose informazioni su come le interazioni galattiche potrebbero aver guidato l’evoluzione delle galassie nell’Universo primordiale. Inoltre, e come bonus, NIRCam e MIRI rivelano sullo sfondo di questa immagine un vasto mare di migliaia di galassie lontane che ricordano le foto in campo profondo di Hubble.
In questo caso non c’erano immagini precedenti, ma la spettrografia dell’atmosfera di questo pianeta, un gigante gassoso che dista 1.150 anni luce dal nostro Sistema Solare. Grazie ai suoi strumenti, il telescopio è stato in grado di rilevare nell’atmosfera di quel mondo lontano “la firma inequivocabile dell’acqua, indicazioni di foschia e prove di nuvole che si pensava non esistessero sulla base di osservazioni precedenti“. Una scoperta sorprendente, dato che il pianeta è troppo caldo e troppo vicino alla sua stella per avere acqua nella sua atmosfera. Lo spettro di Wasp 96b è stato catturato il 24 giugno dallo strumento NIRIS, con un’esposizione di 6,4 ore. Questo è lo spettro di trasmissione nel vicino infrarosso più dettagliato dell’atmosfera di un pianeta. Certamente un test della capacità di Webb di analizzare atmosfere di mondi lontani centinaia di anni luce.
