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Il telescopio James Webb vedrà l’inizio del tempo

Entro la fine dell’anno, il James Webb Telescope sarà lanciato nello spazio. Con il suo grande specchio rivestito in oro e la capacità a infrarossi, il telescopio esaminerà la formazione delle prime galassie.

Si pensa che l’universo abbia circa 13,8 miliardi di anni e il James Webb Telescope (Webb) è stato costruito per vedere la nascita delle prime stelle e galassie.

Guardando indietro nel tempo, Webb misurerà la luce dai corpi celesti distanti nell’universo. La luce viaggia a una velocità di circa 300.000 chilometri al secondo, ma la luce da esaminare proviene da corpi celesti così distanti che è stata ancora inviata per diversi miliardi di anni.

Man mano che l’universo si espande, la luce che si muove nell’universo viene estratta e ha una lunghezza d’onda maggiore. E se un corpo celeste si allontana dalla Terra nello stesso momento in cui si irradia verso di noi, anche le lunghezze d’onda vengono estratte.

Ciò significa che il nastro di luce dovrebbe essere misurato verso e all’interno della porzione infrarossa dello spettro elettromagnetico, diventa Redshift. Quindi il web è costruito principalmente per osservare la luce infrarossa e ha una sensibilità di lunghezze d’onda comprese tra 600-28500 nm.

Il lato freddo è diretto verso l’universo

Il sole, la terra, la luna e persino il telescopio stesso possono creare rumore di fondo nelle misurazioni perché la radiazione termica di queste misurazioni è presente nell’infrarosso. Quindi Webb ha un ottimo scudo termico 300 mq È protezione dalla radiazione termica. Consiste di cinque strati, spessi come fogli di plastica, separati l’uno dall’altro per evitare il trasferimento di calore da uno strato all’altro.

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Il Webb Heat Shield dà un lato caldo e fresco. Il lato caldo, sempre esposto al sole, dovrebbe mantenere una temperatura intorno agli 85 ° C. Qui troverai, tra le altre cose, un computer, antenne e un controller satellitare.

Il lato freddo, schermato dal sole e diretto verso l’universo, dovrebbe mantenere una temperatura di circa -233 gradi Celsius. Sul lato freddo sono disponibili rivelatori e strumenti scientifici, compreso il grande specchio placcato in oro di 6,5 metri che raccoglierà la luce.

Lo specchio principale Consiste di 18 specchietti retrovisori esagonali placcati in oro in berillio. Lo specchio concavo misura 25,4 metri quadrati e può essere piegato insieme per una facile trasportabilità nello spazio. Il telescopio ha anche uno specchio curvo secondario e uno terziario per ridurre gli errori di imaging.

Il Web Telescope completa la ricerca di Hubble

A differenza di Webb, Hubble misura principalmente le lunghezze d’onda visibili e ultraviolette. La capacità a infrarossi offre a Webb l’opportunità di guardare indietro nel tempo e vedere nuovi fenomeni che Hubble non poteva notare. Il telescopio Hubble orbita attorno alla Terra a una distanza di 570 chilometri, che è ciò che consente agli astronauti di farlo Servo Telescopio più volte dal suo lancio nel 1990.

Webb sarà trasportato per 1,5 milioni di km e sarà scambiato attorno a un altro punto di intervallo di stoccaggio (L2). L2 è uno dei cinque punti in cui la gravità dalla Terra e dal Sole si prendono reciprocamente. Ciò significa che oggetti più piccoli, come Webb, possono avere lo stesso periodo orbitale intorno al sole della Terra. Ciò significa anche che Webb e la Terra saranno relativamente costanti l’uno rispetto all’altro, e il telescopio può quindi guardare l’universo con lo scudo termico rivolto all’interno costantemente verso il sole e la terra.

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Uno dei 18 specchietti secondari che compongono lo specchio principale. Foto: Drew Noel

Un altro telescopio oltre a Hubble ha aperto la strada a Web it Spitzerteleskopet, Anche un telescopio a infrarossi in orbita attorno a L2. Lo Spitzer è raffreddato da elio liquido per evitare il rumore di fondo e ha una sensibilità a un intervallo di lunghezze d’onda diverso da Webb. Gli esperimenti con il telescopio che sono stati interrotti nel gennaio 2020 hanno fornito una maggiore comprensione di come viene condotta la ricerca con i telescopi a infrarossi.

Come Spitzer, Webb studierà gli esopianeti e le loro atmosfere. Uso Spettro Webb determinerà il contenuto delle atmosfere dei pianeti. Quando un esopianeta passa davanti a una stella, parte della luce che raggiunge la rete passa attraverso l’atmosfera del pianeta. Diversi materiali nell’atmosfera assorbono la luce in diverse lunghezze d’onda. Misurando le linee di assorbimento, le lunghezze d’onda alle quali l’intensità della luce è inferiore, è possibile determinare cosa è contenuto nell’atmosfera.

Ricercatore svedese: “Sarebbe molto emozionante”

Webb sarà lanciato con un missile Ariane 5 dalla Guyana francese il 31 ottobre 2021, secondo il piano attuale. Durante il lancio, lo scudo termico e gli specchietti si aprono.

Viene quindi rivelato gradualmente nel suo percorso verso l’orbita del telescopio in L2. Ci sono diversi passaggi che devono funzionare affinché il telescopio termini in posizione e possa iniziare a raccogliere dati.

Göran Ostlin è professore di astronomia all’Università di Stoccolma e indaga sulle galassie. Nella sua ricerca, si è basato molto sulle immagini di Hubble e ha esaminato i dati di misurazione dal Web.

– Sarà molto eccitante. Quello che ho usato di più finora è Hubble. Il telescopio Hubble è ottimo per il micrometro nella lunghezza d’onda e Webb sarà in grado di vedere lunghezze d’onda molto più lunghe. Possono accadere molte cose all’interno di queste gamme di lunghezze d’onda. Il vantaggio della radiazione infrarossa è che il gas nelle galassie diventa più trasparente. Göran Ostlin afferma che la polvere interstellare assorbe meno radiazioni infrarosse, quindi sarà facile vedere cosa sta succedendo.

Il telescopio con lo specchio principale viene piegato e lo scudo termico si evolve. Foto: NASA / Chris Jan

Sono passati molti anni dall’inizio della costruzione del telescopio e il lancio è stato ritardato più volte. Ciò non significa, tuttavia, che la tecnologia del telescopio sia obsoleta.

La tecnologia trovata in James Webb è una tecnologia disponibile e matura all’inizio del ventesimo secolo. Se avessero iniziato dieci anni dopo, nel 2010, avrebbero scelto altre soluzioni tecniche. Ma allo stesso tempo, ci sono molti altri vantaggi dell’essere nello spazio, che non possono essere compensati dalla Terra dove l’atmosfera è bloccata, quindi un telescopio sarebbe molto buono. Quando si tratta di spazio, di solito non prendi gli ultimi sviluppi, vuoi una tecnologia matura. Dovrebbe essere “qualificato per lo spazio”, ovvero è stato sottoposto a diversi test in un ambiente spaziale, afferma Göran Ostlin.

Quale pensi che sarà il massimo che impareremo dalle misurazioni di James Webb?

Forse qualcosa che non ci aspettavamo prima. Queste sono le esperienze che abbiamo dei telescopi precedenti. Abbiamo alcune idee su cosa dovremmo essere in grado di fare con Webb, ma la grande forza trainante è che dovresti essere in grado di guardare più lontano di qualsiasi altro telescopio, afferma Göran Ostlin.

Punti Lagrange / Web Orbit

Ci sono punti nello spazio in cui l’attrazione gravitazionale del sole e della terra si prendono l’una sull’altra. Un oggetto più piccolo, come un satellite, posto in orbita attorno a uno di questi punti potrebbe mantenere la posizione relativa sia del Sole che della Terra. Questi punti sono chiamati intervalli di archiviazione.

Sono disponibili cinque intervalli di archiviazione. I punti sono soluzioni al problema finito dei tre corpi e prendono il nome da Joseph Louis Lagrange, che trovò gli ultimi due punti nel XVIII secolo.

Webb sarà trasportato per 1,5 milioni di km al secondo punto di intervallo di stoccaggio (L2). In L2, Webb seguirà l’orbita della Terra attorno al Sole. La griglia e la Terra saranno fisse l’una rispetto all’altra, il che significa che il telescopio può guardare l’universo con lo scudo termico rivolto verso l’interno verso il sole e la terra.