Il telescopio spaziale JWST (James Webb Space Telescope) ha da pochissimo tempo iniziato a mostrare le sue capacità nello studio dell’universo, grazie alla sua dotazione di strumenti ed alle sue caratteristiche tecniche.
Navigando nei siti di scienza, astronomia e spazio, in particolare nel sito della NASA dedicato al JWST, ho trovato un lungo, complesso ma interessante articolo in cui viene fatto il confronto tecnico tra l’HST (Hubble Space Telescope) ed il JWST (James Webb Space Telescope).
L’articolo è stato scritto prima ancora che il JWST fosse lanciato (forse è di un anno fa) per cui molte frasi sono poste al futuro, ma ritengo che la sostanza di quanto riportato non cambi: semmai ci fosse qualche dettaglio relativo a situazioni e caratteristiche modificate in corso d’opera, sarò ben lieto di fare le dovute correzioni in base a segnalazioni…
Come sempre entrerò nell’ottica di fare una traduzione ragionata di quanto scritto originariamente, proprio per avvicinare ancora di più all’argomento coloro che non masticano bene la lingua inglese.
Leggendo l’articolo, che si trova a questo indirizzo, confesso pure di aver letto informazioni e notizie che non avevo mai letto da altre parti e di questo fatto sono stato particolarmente contento.
In questo articolo ho notato che (finalmente) vengono quasi sempre utilizzate le unità metriche del SI, a parte qualche caso che forse gli è scappato : già, ma a chi?
In effetti l’articolo non è né firmato né (come detto) datato: si trova all’interno del sito dedicato al James Webb Space Telescope e mi piace pensare che se ci fossero state delle modifiche in corso d’opera, allora qualcuno avrebbe aggiornato opportunamente l’articolo stesso.
Detto questo lasciamo la parola all’ignoto autore.
Il titolo dell’articolo originale (“Webb vs Hubble Telescope“) è particolarmente sintetico e stringato: non è traducibile direttamente in italiano, dato che “vs” viene usato tutte le volte si voglia mettere a confronto due persone, due fatti, due oggetti, due entità insomma. Il titolo che ho dato all’articolo dovrebbe rendere bene l’idea, visto che una traduzione tipo “Webb contro Hubble” avrebbe indicato più uno scontro che un paragone.
Inoltre, così come avviene nell’articolo della NASA, mi riferirò ai due telescopi (JWST e HST) rispettivamente con Webb e Hubble.
Queste due immagini sono state riprese dall’Hubble ed in particolare nell’infrarosso si vedono molte stelle di più che non nell’ottico.
Uno sguardo d’insieme
Webb viene spesso chiamato il sostituto di Hubble, ma preferiamo considerarlo il successore. Dopotutto Webb è il successore scientifico dell’Hubble, tant’è vero che gli scopi scientifici erano stati motivati dai risultati dell’Hubble.
La scienza dell’Hubble ci ha spinti ad osservare a lunghezze d’onda maggiori, proprio per andare oltre rispetto a quanto fatto dall’Hubble.
In particolare gli oggetti più lontani risentono maggiormente del redshift e la loro luce viene spostata dall’ultravioletto (UV) e dall’ottico, verso l’infrarosso vicino (NEAR – IR ). Per questo motivo le osservazioni di tali oggetti distanti (ad esempio le prime galassie formatesi nell’universo) richiedono un telescopio all’infrarosso.
E’ proprio questo l’altro motivo per cui Webb non è un rimpiazzo dell’Hubble: le sue capacità non sono le stesse. Webb guarderà (ndr: in questo ed in altri casi, l’uso del futuro considera il fatto che siamo appena agli inizi della sua vita ) l’universo nell’infrarosso, mentre l’Hubble lo studia principalmente nelle lunghezze d’onda ottiche e dell’ultravioletto, ma con qualche capacità pure nell’infrarosso.
Webb è dotato di uno specchio nettamente più grande di quello dell’Hubble: la maggiore area di raccolta delle radiazioni luminose comporta che il Webb può scrutare più lontano nel tempo di quanto sia capace l’Hubble.
L’Hubble si trova in un’orbita molto vicina intorno alla Terra, mentre il Webb si trova come noto ad 1.5 milioni di km, nel punto di Lagrange L2 del sistema Sole-Terra.
Analizziamo in dettaglio i vari punti.
Le lunghezze d’onda
Webb osserverà principalmente nell’infrarosso, grazie alla dotazione di quattro strumenti scientifici utilizzati per catturare immagini e spettri di oggetti astronomici.
Questi strumenti prevedono la copertura delle lunghezze d’onda tra 0.6 a 28.5 μ (micron, dove 1 μ equivale ad un milionesimo di metro). La parte dello spettro EM relativa all’infrarosso, va da circa 0.75 fino a poche centinaia di μ e ciò comporta che gli strumenti scientifici del Webb lavoreranno primariamente nella banda dell’infrarosso, ma con qualche capacità nell’ottico, in particolare nella parte rossa e fino alla parte gialla dello spettro visibile.
Gli strumenti dell’Hubble possono osservare una piccola porzione dello spettro IR da 0.8 a 2.5 μ, ma le sue capacità primarie sono nell’ultravioletto e nelle parti del visibile tra 0.1 e 0.8 μ.
Ma come mai le osservazioni nell’infrarosso sono importanti per l’Astronomia?
Le stelle e i pianeti in formazione sono nascosti da bozzoli di polvere che assorbono la luce visibile, analogamente a quanto succede per il nucleo della nostra galassia. Però la luce infrarossa emessa da queste regioni può superare questo velo di polveri e rivelare perciò cosa c’è dietro.
In questa coppia di immagini vediamo la Nebulosa Testa di Scimmia, una regione di stelle in formazione, nel visibile e nell’infrarosso. Un getto di materiale, emesso da una nuova stella in formazione, è visibile in uno dei pilastri nell’immagine a destra, in alto a sinistra della zona centrale.
Nell’immagine nell’infrarosso si vedono parecchie galassie molto più distanti delle colonne di polvere e gas.
Comparazione delle dimensioni dei due telescopi
In questo video
possiamo comparare le dimensioni del Webb e dell’Hubble, entrambi rispetto ad una figura umana – credit : GSFC .
Webb è dotato di uno specchio primario di circa 6.5 m di diametro, con un’area di raccolta della luce significativamente più grande di quella degli altri telescopi spaziali. Lo specchio dell’Hubble ha un diametro di 2.4 m per cui Webb possiede un’area maggiore di circa 6.25 volte.
Il telescopio Webb ha un fov (field of view, campo visivo) di circa 15 volte quello della camera NICMOS dell’Hubble, nonché una risoluzione spaziale migliore di quella ottenibile con lo Spitzer Space Telescope, anche questo nell’infrarosso.
Lo scudo protettivo del Webb è di circa 22m x 12m. È circa la metà di un 737, ma all’incirca grande quanto un campo da tennis.
L’Orbita
Vediamo un po’ di misure: la Terra dista dal Sole circa 150 milioni di km (1 UA, Unità Astronomica), mentre la Luna orbita intorno alla Terra a circa 384.500 km.
L’Hubble orbita attorno alla Terra ad un’altezza di circa (appena!) 570km.
Il Webb come sappiamo non orbita intorno alla Terra, ma intorno al punto Lagrangiano L2 del sistema Sole-Terra, ad 1.5 milioni di km dalla Terra, dall’altro lato rispetto al Sole.
Dato che l’Hubble orbita la Terra, è stato possibile lanciarlo nello spazio per mezzo di uno Space Shuttle, mentre il Webb è stato lanciato con un razzo Ariane 5 e dal momento che non orbita la Terra, non è possibile effettuare manutenzione per mezzo dello Shuttle.
Nel punto Lagrangiano L2, lo scudo solare ha il compito di bloccare la luce proveniente dal Sole, dalla Terra e dalla Luna. In questo modo Webb rimane ad una temperatura molto bassa, caratteristica fondamentale per un telescopio infrarosso.
Mentre la Terra orbita intorno al Sole, anche Webb lo orbita , rimanendo praticamente fisso nello stesso punto rispetto alla Terra ed al Sole, come rappresentato non in scala nell’ultimo diagramma.
Come sappiamo, Webb e altre sonde (ad esempio GAIA e WMAP) che si trovano in vicinanza di L2 in realtà orbitano intorno al punto immateriale L2, non rimanendo fisso in un unico punto dello spazio.
Quanto lontano osserverà il Webb?
A causa del tempo che impiega la luce a viaggiare, quanto più un oggetto è lontano, tanto più lontano nel tempo stiamo osservando.
In pratica, Hubble può osservare (ndr: reggetevi bene alla sedia! ) le galassie “<em%3
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