Noi umani abbiamo una fame insaziabile di capire l'Universo. Come disse Carl Sagan, "Comprendere è estasi". Ma per capire l'Universo, abbiamo bisogno di modi sempre migliori per osservarlo. E questo significa una cosa: grandi, enormi, enormi telescopi.
In questa serie vedremo 6 dei Super Telescopi del mondo:
- The Giant Magellan Telescope
- Il telescopio straordinariamente grande
- Il telescopio da 30 metri
- Il telescopio estremamente grande europeo
- Il grande telescopio sinottico di indagine
- Il telescopio spaziale James Webb
- Il telescopio ad ampio raggio a infrarossi
Il telescopio spaziale James Webb “> Il telescopio spaziale James Webb (JWST, o Webb) potrebbe essere il più atteso dei Super Telescopi. Forse perché ha subito un percorso torturato nel suo cammino verso la costruzione. O forse perché è diverso dagli altri Super Telescopi, con 1,5 milioni di km (1 milione di miglia) di distanza dalla Terra una volta che è operativo.
Se hai seguito il dramma dietro il Webb, saprai che i sovraccarichi di costi hanno quasi causato la sua cancellazione. Sarebbe stato un vero peccato.
Il JWST produce birra dal 1996, ma ha subito alcuni dossi lungo la strada. Quella strada e i suoi dossi sono stati discussi altrove, quindi quello che segue è un breve riassunto.
Le stime iniziali per il JWST erano un prezzo di $ 1,6 miliardi e una data di lancio del 2011. Ma i costi sono aumentati e c'erano altri problemi. Ciò ha indotto la Camera dei rappresentanti negli Stati Uniti a spostarsi per annullare il progetto nel 2011. Tuttavia, nello stesso anno, il Congresso degli Stati Uniti ha annullato la cancellazione. Alla fine, il costo finale del Webb è stato di $ 8,8 miliardi, con una data di lancio fissata per ottobre 2018. Ciò significa che la prima luce del JWST sarà molto prima degli altri Super Telescopi.
Il Webb è stato concepito come un successore del telescopio spaziale Hubble, attivo dal 1990. Ma l'Hubble è in orbita terrestre bassa e ha uno specchio primario di 2,4 metri. Il JWST si troverà in orbita nel punto LaGrange 2 e il suo specchio primario sarà di 6,5 metri. L'Hubble osserva negli spettri quasi ultravioletti, visibili e nel vicino infrarosso, mentre il Webb osserverà la luce visibile a lunghezza d'onda lunga (arancione-rosso), attraverso l'infrarosso vicino all'infrarosso medio. Ciò ha alcune importanti implicazioni per la scienza prodotta dal Webb.
James Webb è costruito attorno a quattro strumenti:
- La fotocamera a infrarossi vicini (NIRCam)
- Lo spettrografo nel vicino infrarosso (NIRSpec)
- Lo strumento a infrarossi medi (MIRI)
- Il sensore di guida fine / imaging a infrarossi vicini e spettrografo senza fessure (FGS / NIRISS)
La NIRCam è l'imager principale di Webb. Osserverà la formazione delle prime stelle e galassie, la popolazione di stelle nelle galassie vicine, Kuiper Belt Objects e le giovani stelle nella Via Lattea. NIRCam è dotato di coronagraphs, che bloccano la luce da oggetti luminosi al fine di osservare oggetti dimmer nelle vicinanze.
NIRSpec funzionerà in un intervallo da 0 a 5 micron. Il suo spettrografo dividerà la luce in uno spettro. Lo spettro risultante ci parla di oggetti, temperatura, massa e composizione chimica. NIRSpec osserverà 100 oggetti contemporaneamente.
MIRI è una macchina fotografica e uno spettrografo. Vedrà la luce spostata verso il rosso di galassie distanti, stelle di nuova formazione, oggetti nella Cintura di Kuiper e deboli comete. La fotocamera di MIRI fornirà immagini a larga banda e a banda larga che si posizioneranno lassù con le immagini sorprendenti di cui Hubble ci ha dato una dieta costante. Lo spettrografo fornirà dettagli fisici degli oggetti distanti che osserverà.
La parte del sensore di guida fine di FGS / NIRISS fornirà a Webb la precisione richiesta per produrre immagini di alta qualità. NIRISS è uno strumento specializzato che opera in tre modalità. Studierà il primo rilevamento della luce, il rilevamento e la caratterizzazione degli esopianeti e la spettroscopia di transito degli esopianeti.
L'obiettivo generale del JWST, insieme a molti altri telescopi, è comprendere l'Universo e le nostre origini. Il Webb esaminerà quattro grandi temi:
- Prima luce e reionizzazione: Nelle prime fasi dell'Universo, non c'era luce. L'universo era opaco. Alla fine, mentre si raffreddava, i fotoni erano in grado di viaggiare più liberamente. Quindi, probabilmente centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang, si formarono le prime fonti di luce: le stelle. Ma non sappiamo quando o quali tipi di stelle.
- Come si assemblano le galassie: Siamo abituati a vedere immagini straordinarie delle grandi galassie a spirale esistenti nello Space Magazine. Ma le galassie non erano sempre così. Le prime galassie erano spesso piccole e scomode. Come si sono formati nelle forme che vediamo oggi?
- La nascita delle stelle e dei sistemi protoplanetari: L'occhio acuto di Webb scruterà direttamente attraverso nuvole di polvere che "telescopi come l'Hubble non riescono a vedere. Quelle nuvole di polvere sono dove si formano le stelle e i loro sistemi protoplanetari. Quello che vediamo lì ci dirà molto sulla formazione del nostro Sistema Solare, oltre a far luce su molte altre domande.
- I pianeti e le origini della vita: Ora sappiamo che gli esopianeti sono comuni. Ne abbiamo trovati migliaia in orbita attorno a tutti i tipi di stelle. Ma sappiamo ancora molto poco su di loro, come sono comuni le atmosfere e se i mattoni della vita sono comuni.
Questi sono tutti argomenti ovviamente affascinanti. Ma nei nostri tempi attuali, uno di questi si distingue tra gli altri: i pianeti e le origini della vita.
La recente scoperta del sistema TRAPPIST 1 ha entusiasmato le persone di scoprire la vita in un altro sistema solare. TRAPPIST 1 ha 7 pianeti terrestri e 3 di essi si trovano nella zona abitabile. È stata una grande notizia a febbraio 2017. Il brusio è ancora palpabile e le persone attendono con impazienza ulteriori notizie sul sistema. È qui che entra in gioco JWST.
Una grande domanda attorno al sistema TRAPPIST è "I pianeti hanno atmosfere?" Il Webb può aiutarci a rispondere a questo.
Lo strumento NIRSpec su JWST sarà in grado di rilevare eventuali atmosfere attorno ai pianeti. Forse ancora più importante, sarà in grado di indagare sulle atmosfere e parlarci della loro composizione. Sapremo se le atmosfere, se esistono, contengono gas serra. Il Webb può anche rilevare sostanze chimiche come l'ozono e il metano, che sono biosignature e possono dirci se la vita potrebbe essere presente su quei pianeti.
Si potrebbe dire che se James Webb fosse in grado di rilevare atmosfere sui pianeti di TRAPPIST 1 e confermare l'esistenza di sostanze chimiche di biosignatura, avrebbe già fatto il suo lavoro. Anche se dopo ha smesso di funzionare. Questo è probabilmente inverosimile. Ma ancora, la possibilità è lì.
La scienza che il JWST fornirà è estremamente intrigante. Ma non ci siamo ancora. C'è ancora la questione del lancio di JWST, ed è una distribuzione delicata.
Lo specchio principale del JWST è molto più grande di quello di Hubble. Ha un diametro di 6,5 metri, contro 2,4 metri per l'Hubble. Il lancio di Hubble non fu un problema, nonostante fosse grande come uno scuolabus. Fu collocato all'interno di una navetta spaziale e dispiegato dal Canadarm in orbita terrestre bassa. Non funzionerà per James Webb.
Il Webb deve essere lanciato a bordo di un razzo per essere inviato sulla sua strada verso L2, è la casa finale. E per essere lanciato a bordo del suo razzo, deve inserirsi in uno spazio di carico nel naso del razzo. Ciò significa che deve essere piegato.
Lo specchio, che è composto da 18 segmenti, è piegato in tre all'interno del razzo e aperto verso L2. Anche le antenne e le celle solari devono svolgersi.
A differenza di Hubble, Webb deve essere mantenuto estremamente freddo per fare il suo lavoro. Ha un crio-cooler per aiutarlo, ma ha anche un enorme parasole. Questo parasole è a cinque strati e molto grande.
Abbiamo bisogno di distribuire tutti questi componenti affinché Webb faccia il suo lavoro. E nulla di simile è stato provato prima.
Il lancio di Webb è a soli 7 mesi di distanza. È molto vicino, considerando che il progetto è stato quasi annullato. C'è una cornucopia della scienza da fare una volta che funziona.
Ma non ci siamo ancora arrivati e dovremo affrontare il lancio e il dispiegamento snervanti prima di poterci davvero eccitare.
