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Se il telescopio James Webb fosse 10 volte più potente, potremmo vedere l’inizio dei tempi? – Sam H., 12 anni, Prosper, Texas
Il James Webb Space Telescope, o JWST in breve, è uno dei telescopi più avanzati mai costruiti. La pianificazione del JWST è iniziata 25 anni fa e i lavori di costruzione sono durati dieci anni. Lanciato nello spazio il 25 dicembre 2021, nel giro di un mese ha raggiunto la sua destinazione finale: 930.000 miglia dalla Terra. La sua posizione nello spazio gli consente di avere una visione libera dell’universo.
Il progetto del telescopio è stato uno sforzo globale, guidato dalla NASA, e mirava a ampliare i confini dell’astronomia attraverso un’ingegneria rivoluzionaria. Il suo specchio è enorme: circa 6,5 metri di diametro. È quasi tre volte più grande del telescopio spaziale Hubble, lanciato nel 1990 ed ancora oggi operativo.
È lo specchio di un telescopio che gli permette di raccogliere la luce. I JWST sono così grandi che possono “vedere” le galassie e le stelle più piccole e distanti dell’universo. I suoi strumenti avanzati possono rivelare informazioni sulla composizione, la temperatura e il movimento di questi oggetti cosmici distanti.
Come astronomo, continuo a guardare indietro nel tempo per vedere come apparivano le stelle, le galassie e i buchi neri supermassicci quando la loro luce iniziò il suo viaggio verso la Terra, e utilizzo questa conoscenza per comprendere meglio la loro crescita ed evoluzione. Per me e per migliaia di scienziati spaziali, il telescopio spaziale James Webb è una finestra su quell’universo sconosciuto.
Quanto indietro nello spazio e nella storia può guardare JWST? Circa 13,5 miliardi di anni.
Il passare del tempo
Il telescopio non mostra stelle, galassie ed esopianeti come adesso. Invece, gli astronomi vedono uno scorcio di come erano in passato. Ci vuole tempo perché la luce viaggi attraverso lo spazio e raggiunga i nostri telescopi. In sostanza, ciò significa che guardare nello spazio è un viaggio indietro.
Questo vale anche per le cose più vicine a noi. La luce che vedi dal Sole ti ha lasciato circa 8 minuti e 20 secondi prima. Quanto tempo impiega la luce del Sole per raggiungere la Terra.
Puoi facilmente fare i conti su questo. Tutta la luce, che si tratti della luce del sole, di una torcia elettrica o di una lampadina di casa, viaggia a 186.000 miglia (circa 300.000 chilometri) al secondo. Si tratta di poco più di 11 milioni di miglia (circa 18 milioni di chilometri) al minuto. Il Sole è a 93 milioni di miglia (150 milioni di chilometri) dalla Terra. Il risultato è di circa 8 minuti e 20 secondi.
Ma più un oggetto è lontano, più tempo impiega la sua luce per raggiungerci. Ecco perché la luce che vediamo da Proxima Centauri, la stella più vicina a noi fuori dal Sole, ha 4 anni; cioè, si trova a 25 miliardi di miglia (circa 40 miliardi di chilometri) dalla Terra, quindi la luce impiega poco più di quattro anni per raggiungerci. O, come amano dire gli scienziati, quattro anni luce.
Recentemente, JWST ha individuato Eardel, una delle stelle più distanti mai scoperte. La luce vista da JWST a Eardel ha circa 12,9 miliardi di anni.
Il telescopio spaziale James Webb guarda più indietro nel tempo di quanto sia mai stato possibile con altri telescopi, come il telescopio spaziale Hubble. Ad esempio, mentre Hubble può vedere oggetti 60.000 volte più deboli dell’occhio umano, JWST può vedere oggetti quasi nove volte più deboli persino di Hubble.
Il telescopio spaziale James Webb può vedere indietro di 13,5 miliardi di anni, quando iniziarono a formarsi le prime stelle e galassie. STScI
Il Big Bang
Ma è possibile tornare indietro fino all’inizio dei tempi?
Il Big Bang è il termine usato per descrivere l’inizio del nostro universo come lo conosciamo. Gli scienziati ritengono che ciò sia avvenuto circa 13,8 miliardi di anni fa. È la teoria più ampiamente accettata tra i fisici per spiegare la storia del nostro universo.
Il nome, tuttavia, è fuorviante perché suggerisce che una sorta di esplosione, come i fuochi d’artificio, abbia creato l’universo. Il Big Bang rappresenta più da vicino la manifestazione di un universo in rapida espansione ovunque nell’universo. L’ambiente immediatamente successivo al Big Bang era come una nebbia cosmica che copriva l’intero universo, rendendo difficile il passaggio della luce oltre. Alla fine, le galassie, le stelle e i pianeti iniziarono a crescere.
Ecco perché questo periodo nell’universo è chiamato “l’età oscura cosmica”. Mentre l’universo continuava ad espandersi, la nebbia cosmica cominciò a sollevarsi e alla fine la luce fu in grado di viaggiare liberamente attraverso lo spazio. Diversi satelliti, infatti, hanno visto la luce lasciata dal Big Bang, circa 380.000 anni dopo il suo verificarsi. Questi telescopi sono progettati per rilevare la luce residua del Big Bang, la cui luce può essere tracciata nella banda delle microonde.
Tuttavia, anche 380.000 anni dopo il Big Bang, non esistevano né stelle né galassie. L’atmosfera era ancora molto buia. I secoli bui dell’universo non sarebbero finiti fino a diverse centinaia di milioni di anni dopo, quando iniziarono a formarsi le prime stelle e galassie.
Questa è un’immagine JWST di NGC 604, una regione di formazione stellare a circa 2,7 milioni di anni luce dalla Terra. NASA/ESA/CSA/STScI
Il telescopio spaziale James Webb non è stato progettato per guardare lontano quanto il Big Bang, ma piuttosto per vedere il momento in cui le prime cose nell’universo iniziarono a formarsi ed emettere luce. Prima di questo momento, c’è poca luce visibile al telescopio spaziale James Webb, date le condizioni dell’universo primordiale e la mancanza di galassie e stelle.
Guardare indietro al periodo attorno al Big Bang non è solo questione di avere uno specchio più grande: gli astronomi lo hanno già fatto utilizzando altri satelliti che rilevano le emissioni di microonde poco dopo il Big Bang. Pertanto, il telescopio spaziale James Webb che osserva l’universo poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang non è il limite del telescopio. Piuttosto, questo è in realtà il lavoro del telescopio. È un riflesso di dove nell’universo stiamo aspettando che appaia la prima luce dalle stelle e dalle galassie.
Studiando le antiche galassie, gli scienziati sperano di comprendere le condizioni uniche dell’universo primordiale e di ottenere informazioni sui processi che lo hanno aiutato a prosperare. Ciò include l’evoluzione dei buchi neri supermassicci, il ciclo di vita delle stelle e di cosa sono fatti gli esopianeti – mondi oltre il nostro sistema solare.
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Questo articolo è stato ripubblicato da La conversazioneUna testata giornalistica indipendente e senza scopo di lucro ti offre fatti e analisi oneste per aiutarti a dare un senso al nostro mondo complesso. Scritto da: Adi Ford, Università del Maryland, contea di Baltimora
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Adi Foord non lavora, comunica con, possiede azioni o riceve sostegno finanziario da qualsiasi azienda o organizzazione che possa trarre beneficio da questo articolo e non ha rivelato organizzazioni rilevanti al di fuori della sua nomina accademica.