James Webb il telescopio per risalire alla prima luce dell’universo

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James Webb il telescopio per risalire alla prima luce dell’universo
Nel 2018 la NASA vuole lanciare il James Webb Space Telescope, il telescopio avanzato per catturare la prima luce dell’universo dopo il Big Bang.

James Webb il telescopio per risalire alla prima luce dell’universo – L’Hubble Space Telescope è in orbita terrestre dal 1990 ed è cruciale per la ricerca scientifica nello spazio. Però sappiamo tutti che 27 anni dal punto di vista tecnologico sono molti, per questo la NASA ha in cantiere il suo successore, il James Webb Space Telescope, che lo affiancherà per il resto della sua attività (di cui il termine è previsto dopo il 2030).

Parliamo di un telescopio che vuole essere il più avanzato mai creato, sfruttando 18 specchi che riescono a spostarsi con una sensibilità pari a 10.000 volte il diametro del capello di una persona. Come è noto ai più, le onde elettromagnetiche viaggiano a diverse frequenze nell’universo: da quelle radio ai raggi-X, passando per le microonde e la luce visibile, l’unica che conosciamo bene perché rilevabile dai nostri occhi.

Il James Webb Space Telescope è specializzato nelle frequenze dell’infrarosso, più basse di quelle della luce e associate notoriamente al calore. Perché l’infrarosso? Questo è quello che scopriremo in questo speciale.

James Webb, il telescopio

La ricerca della formazione delle stelle dopo il Big Bang
Dopo il Big Bang l’universo era una specie di zuppa bollente di particelle pieno di protoni, neutroni ed elettroni in espansione. Quando ha cominciato a raffreddarsi, protoni e neutroni si sono uniti creando idrogeni ionizzati (ovvero idrogeni senza elettroni, quindi carichi positivamente), nonché elio. Questi due atomi sono i più semplici e leggeri che esistano perché costituiti il primo (idrogeno) da un solo protone, il secondo (elio) da due protoni. Essendo carichi positivamente hanno cominciato ad attrarre elettroni carichi negativamente, formando gli atomi stabili e neutri di idrogeno ed elio che conosciamo. Con gli elettroni fuori dai giochi la luce (composta da fotoni) è stata in grado di viaggiare libera senza che si ‘scontrasse’ con essi, dunque l’universo ha smesso di essere opaco. Infatti prima della ricombinazione dei protoni e dei neutroni in elementi ionizzati, i fotoni non facevano altro che scontrarsi con gli elettroni, ovvero non erano liberi di muoversi.

Si è passati da un’epoca oscura (dark ages) alla formazione di atomi neutri, dove si è cominciata ad intravedere la prima luce. Quello che non conosciamo è proprio questa prima luce, l’unica che ci è possibile osservare perché prima di allora non era in grado di viaggiare libera. Dopo la ricombinazione degli atomi ionizzati in atomi neutri è iniziato il periodo nel quale le stelle hanno cominciato a formarsi fondendo gli atomi di idrogeno in elio (fusione nucleare).

Lo spostamento verso il rosso della luce visibile

Il James Webb Space Telescope ha il compito di osservare la luce delle prime stelle di 13,6 miliardi di anni fa. Poiché l’universo è in espansione più cerchiamo di osservare oggetti del passato, più questi oggetti si stanno allontanando velocemente da noi, che in fisica significa che la loro frequenza viene traslata verso il rosso.

James Webb ha il compito di catturare queste frequenze che si sono spostate verso l’infrarosso per via dell’espansione dell’universo (in un effetto simile all’effetto Doppler), ma che in realtà corrispondono proprio alla luce visibile. Studiare e capire questa prima luce è cruciale per tutti gli oggetti che sono venuti dopo di questa, come ad esempio le galassie. Un po’ come un seme che viene piantato e che nel tempo si sviluppa in una pianta: conosciamo la pianta ma non sappiamo di preciso come si è formata, quindi quel che possiamo fare è cercare i resti del seme, questa luce primordiale che proviene dalle prime stelle che si sono formate nell’universo.

Fino ad ora il migliore strumento di cui disponiamo è l’Hubble Space Telescope, che ci ha permesso di identificare la luce che le galassie più lontane hanno sprigionato ben 13 miliardi di anni fa. Questo significa che ci è stato possibile vedere com’erano queste galassie solo 600 milioni di anni dopo il Big Bang. Eppure questo non ci basta, e con Hubble dovremmo essere in grado di catturare la luce tra i 100 e i 250 milioni di anni dopo il Big Bang, quindi la luce delle prime stelle e galassie.

Il suo lancio è previsto per ottobre 2018 e da lì l’astronomia compierà un passo in avanti notevole se effettivamente la prima luce verrà veramente rilevata. Insieme al James Webb Space Telescope anche il telescopio TESS verrà lanciato il prossimo anno.

Fonte: tech.everyeye.it – Autore Andrea Pisani
Fonte IGM: overhorizon.it ; en.protothema.gr