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Con le immagini del WEBB ci si avvicina all'alba dell'Universo.

Il telescopio Webb ha immortalato due galassie all'origine del Cosmo

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Pochi giorni dopo l'inizio delle operazioni scientifiche, il James Webb Space Telescope (Jwst) è stato in grado di rivelare la luce proveniente da due galassie tra le primissime dell'universo primordiale, tra 350 e 450 milioni di anni dopo il Big Bang. Sono i risultati dell'analisi di osservazioni dell'ammasso di galassie Abell 2744 e di due regioni del cielo a esso adiacenti, realizzate dal potente telescopio spaziale tra il 28 e il 29 giugno 2022 nell'ambito del progetto Glass-Jwst Early Release Science Program.

Da quando è entrato in funzione, il James Webb sta svelando un Universo ricco di oggetti celesti. Riesce a farlo soprattutto perché osserva nella lunghezza d’onda infrarossa. Tutto ciò che non abbiamo mai visto e che è rimasto finora nascosto, questo telescopio spaziale lo sta rivelando giorno dopo giorno.
I ricercatori al lavoro sui dati di Webb hanno appena trovato due galassie eccezionalmente luminose, che esistevano già circa 350 e 450 milioni di anni dopo il Big Bang. Si tratta quindi di galassie primordiali, appartenenti a un Universo ancora in formazione e molto diverso da quello che conosciamo ora. E a stupire non è tanto il fatto che Webb le abbia individuate e fotografate, ma che siano così luminose.
Queste giovani galassie stanno fabbricando stelle a una velocità elevata, e appaiono compattate in forme sferiche o discoidali come quelle mature che osserviamo oggigiorno. L’unica differenza è che sono molto più piccole. Hanno però permesso agli scienziati di stimare che l’inizio della nascita stellare potrebbe essere avvenuto solo 100 milioni di anni dopo il Big Bang. Gli astronomi sostengono che WEBB non potrà avvicinarsi al big banng più di questo tempo; ci vorranno telescopi pioù potenti.
Tommaso Treu, ricercatore dell’Università della California a Los Angeles e partecipante a uno dei primi programmi scientifici di Webb, ha affermato: “Tutto ciò che vediamo è nuovo. Webb ci sta mostrando che c’è un Universo molto ricco al di là di quello che immaginavamo. Ancora una volta ci ha sopreso: queste prime galassie sono insolite sotto molti aspetti.”
I dati utilizzati dai ricercatori provengono dal GLASS (Grism Lens-Amplified Survey from Space) Early Research Science Program di Webb, e dal CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science Sourvey).
Da GLASS è stato possibile ottenere una dettagliata immagine dell’ammasso di galassie Abell 2744, noto anche come ammasso di Pandora. In esso, circa 6.000 galassie possono essere rilevate all’interno di una regione di cielo piccolissima. L’analisi iniziale suggerisce che un numero insolito di galassie nell’universo primordiale fosse molto più luminoso del previsto. Due articoli al riguardo, uno con PI Marco Castellano dell’INAF di Roma e uno con PI Rohan Naidu del centro di Astrofisica Harvard & Smithsonian del MIT, sono stati pubblicati separatamente su The Astrophysical Journal Letters.
Entrambi gli studi sono partiti da soli quattro giorni di analisi, ai termini delle quali due galassie eccezionalmente luminose sono state scoperte nelle immagini GLASS. I ricercatori le hanno denominate GLASS-z11 e GLASS-z12, perché si trovano a un redshift (spostamento verso il rosso della luce, causato dall’espansione cosmica) pari circa a 10.5-11 e 12-12.5. L’età precisa di questi due oggetti primordiali, e quindi il valore esatto del loro redshift, sarà confermata da future misurazioni spettroscopiche ora programmate con il Webb.
Il precedente detentore del record di galassia più lontana era GN-z11, che esisteva circa 400 milioni di anni dopo il Big Bang (redshift pari a 11.1). Era stata identificata da Hubble e dall’Osservatorio Keck nel 2016.
Gli strumenti NIRSpec e MIRI di Webb effettuano osservazioni spettroscopiche di bersagli estesi e complessi (come galassie, nebulose o campi affollati di stelle o galassie) in un unico scatto. Una tecnologia che usano è quella delle “unità di campo integrali” (Integral Field Units). Le IFU utilizzano una tecnica di suddivisione dell’immagine per riorganizzare il segnale da un’immagine bidimensionale del cielo in un insieme di sezioni. Queste fette vengono inviate a uno spettrografo che genera uno spettro per ogni pixel e vengono quindi disposte in un cubo di dati. Questo cubo è una pila di molte immagini dello stesso bersaglio, ciascuna a una diversa lunghezza d’onda, e fornisce una panoramica completa dell’intero oggetto in esame.
Perché sono così luminose?
L’estrema luminosità di queste due giovanissime galassie dell’Universo primordiale è un vero e proprio enigma. Sfida tutte le teorie e i modelli cosmologici che nel corso dei secoli sono stati avanzati per comprendere la formazione ed evoluzione delle strutture e macrostrutture cosmiche. Due solo le ipotesi avanzati dagli esperti:
- Sono molto massicce, con molte stelle di piccola massa, come le galassie successive e per noi meno insolite.
- Sono invece molto meno massicce, costituite da meno stelle ma straordinariamente luminose, note come stelle di Popolazione III. Esse sarebbero le prime stelle mai nate, sfolgoranti e con temperature altissime, costituite solo da idrogeno ed elio primordiali. Nell’Universo locale non le abbiamo mai individuate, ma i dati spettroscopici di Webb ci aiuteranno a capire se questa opzione può davvero essere l’ipotesi corretta.
Nel frattempo, le nuove osservazioni di Webb stanno spingendo gli astronomi ad accettare il fatto che un insolito numero di galassie primordiali fosse molto più luminoso del previsto. Se ciò si rivelerà vero, riuscirà anche a permettere a Webb di trovare facilmente galassie ancor più precoci di GLASS-z11 e GLASS-z12. “Nessuno si aspettava che i secoli bui sarebbero finiti così presto” ha dichiarato Garth Illingworth, dell’Università della California a Santa Cruz. “L’Universo primordiale sarebbe stato solo un centesimo della sua età attuale”.
Il membro del team capeggiato da Naidu, Erica Nelson dell’Università del Colorado, ha spiegato che a colpirli è stato anche l’essere in grado di misurare le forme di queste prime galassie. “I loro dischi calmi e ordinati mettono in dubbio la nostra comprensione di come si formarono le prime galassie, nell’affollato e caotico Universo primordiale”.
Queste due galassie individuate da Webb sono molto diverse dalla nostra Via Lattea, o dalle altre grandi galassie che vediamo attorno a noi al giorno d’oggi. Si tratta quindi di una scoperta epocale, fatta solo grazie alla nitidezza e risoluzione del Webb nella lunghezza d’onda infrarossa.

 

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Conosciuta come GLASS-z13, questa galassia risale a 300 milioni di anni dopo il Big Bang, circa 100 milioni di anni prima rispetto a qualsiasi cosa precedentemente identificata, ha detto all'AFP Rohan Naidu dell'Harvard Center for Astrophysics.

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Immagine ingrandita di Glass-z-13



Solo una settimana dopo che le sue prime immagini sono state mostrate al mondo, il James Webb Space Telescope potrebbe aver trovato una galassia che esisteva 13,5 miliardi di anni fa, ha detto mercoledì uno scienziato che ha analizzato i dati. Conosciuta come GLASS-z13, la galassia risale a 300 milioni di anni dopo il Big Bang, circa 100 milioni di anni prima rispetto a qualsiasi cosa precedentemente identificata, ha detto all'AFP Rohan Naidu dell'Harvard Center for Astrophysics. "Stiamo potenzialmente osservando la luce stellare più lontana che chiunque abbia mai visto", ha detto. Più gli oggetti sono lontani da noi, più tempo impiega la loro luce per raggiungerci, quindi guardare indietro nell'universo lontano significa vedere nel profondo passato. Sebbene GLASS-z13 esistesse nella prima era dell'universo, la sua età esatta rimane sconosciuta poiché potrebbe essersi formata in qualsiasi momento entro i primi 300 milioni di anni. GLASS-z13 è stato individuato nei cosiddetti dati di "rilascio anticipato" del principale imager a infrarossi dell'osservatorio orbitante, chiamato NIRcam, ma la scoperta non è stata rivelata nel primo set di immagini pubblicato dalla NASA la scorsa settimana. Quando viene tradotta dall'infrarosso allo spettro visibile, la galassia appare come una macchia rossa con il bianco al centro, come parte di un'immagine più ampia del cosmo lontano chiamata "campo profondo". Naidu e colleghi, un team di 25 astronomi da tutto il mondo, hanno presentato le loro scoperte a una rivista scientifica. Per ora, la ricerca è pubblicata su un server di "prestampa", quindi viene fornita con l'avvertenza che deve ancora essere sottoposta a revisione paritaria, ma ha già messo in fermento la comunità astronomica globale. "I record di astronomia si stanno già sgretolando e altri sono traballanti", ha twittato il capo scienziato della NASA Thomas Zurbuchen. "Sì, tendo a esultare solo quando la scienza ottiene una chiara revisione tra pari. Ma sembra molto promettente", ha aggiunto. Naidu ha affermato che un altro team di astronomi guidato da Marco Castellano che ha lavorato sugli stessi dati ha raggiunto conclusioni simili, "quindi questo ci dà fiducia". Quando viene tradotta dall'infrarosso allo spettro visibile, la galassia appare come una macchia rossa con il bianco al centro come parte di un'immagine più ampia del cosmo lontano.
"Lavoro da svolgere"
Una delle grandi promesse di Webb è la sua capacità di trovare le prime galassie che si sono formate dopo il Big Bang, avvenuto circa 13,8 miliardi di anni fa. Poiché questi sono così distanti dalla Terra, quando la loro luce ci raggiunge, è stata allungata dall'espansione dell'universo e spostata nella regione dell'infrarosso dello spettro luminoso, che Webb è in grado di rilevare con una chiarezza senza precedenti. Naidu e colleghi hanno analizzato questi dati a infrarossi dell'universo lontano, alla ricerca di una firma rivelatrice di galassie estremamente distanti. Al di sotto di una determinata soglia di lunghezza d'onda dell'infrarosso, tutti i fotoni, i pacchetti di energia, vengono assorbiti dall'idrogeno neutro dell'universo che si trova tra l'oggetto e l'osservatore. Utilizzando i dati raccolti attraverso diversi filtri a infrarossi puntati sulla stessa regione dello spazio, sono stati in grado di rilevare dove si verificavano questi drop-off di fotoni, da cui hanno dedotto la presenza di queste galassie più distanti. "Abbiamo cercato in tutti i primi dati le galassie con questa firma molto sorprendente, e questi erano i due sistemi che avevano di gran lunga la firma più convincente", ha affermato Naidu. Uno di questi è GLASS-z13, mentre l'altro, meno antico, è GLASS-z11. "Ci sono prove evidenti, ma c'è ancora del lavoro da fare", ha affermato Naidu. In particolare, il team vuole chiedere ai manager di Webb il tempo necessario al telescopio per eseguire la spettroscopia, un'analisi della luce che rivela proprietà dettagliate, per misurarne la distanza precisa. "In questo momento, la nostra ipotesi sulla distanza si basa su ciò che non vediamo:sarebbe fantastico avere una risposta per ciò che vediamo", ha affermato Naidu. Tuttavia, il team ha già rilevato proprietà sorprendenti. Ad esempio, la galassia ha la massa di un miliardo di Soli, il che è "potenzialmente molto sorprendente, e questo è qualcosa che non capiamo davvero" dato quanto tempo dopo si è formato il Big Bang, ha detto Naidu. Lanciato lo scorso dicembre e pienamente operativo dalla scorsa settimana, Webb è il telescopio spaziale più potente mai costruito, con gli astronomi fiduciosi che annuncerà una nuova era di scoperte.


"Questo lavoro mostra innanzitutto la capacità di Jwst di selezionare sorgenti nell'epoca della cosiddetta 'alba cosmica'. Non meno importante il fatto di avere trovato, tra le altre, due sorgenti brillanti in un'area relativamente piccola - afferma Marco Castellano, ricercatore Inaf a Roma e primo autore dell'articolo che descrive la ricerca di queste due lontanissime galassie, pubblicato recentemente su The Astrophysical Journal Letters - sulla base di tutte le previsioni, pensavamo che avremmo dovuto sondare un volume di spazio molto più grande per trovare tali galassie. I risultati invece sembrano indicare che il numero di galassie brillanti sia molto maggiore di quanto ci si aspettasse, forse per effetto di una maggiore efficienza di formazione stellare".
Il gruppo di ricerca guidato da Castellano è stato tra i primi a usare i dati di Jwst, pubblicando un preprint sulla piattaforma open-access arXiv a luglio, solo 5 giorni dopo che i dati erano stati resi disponibili. "C'era molta curiosità nel vedere finalmente cosa Jwst poteva dirci sull'alba cosmica, oltre naturalmente al desiderio e all'ambizione di essere i primi a mostrare alla comunità scientifica i risultati ottenuti dalla nostra surveyGlass - aggiunge il ricercatore - non è stato facile analizzare dei dati cosi' nuovi in breve tempo: la collaborazione ha lavorato 7 giorni su 7 e in pratica 24 ore su 24 anche grazie al fatto di avere una partecipazione che copre tutti i fusi orari". La distanza delle due galassie in questione dovrà essere confermata con maggior precisione mediante osservazioni spettroscopiche, ma si tratta già dei candidati più robusti selezionati ad oggi con dati Jwst. A confermare l'affidabilità dei risultati è proprio l'accordo con quanto riscontrato anche in altri studi, tra cui il lavoro guidato da Rohan Naidu dell'Harvard Center for Astrophysics, negli Stati Uniti, che analizza gli stessi dati del progetto Glass, apparso lo stesso giorno su arXiv e attualmente in corso di pubblicazione, anch'esso su The Astrophysical Journal Letters. "Queste osservazioni sono rivoluzionarie: si è aperto un nuovo capitolo dell'astronomia - commenta Paola Santini, ricercatrice Inaf a Roma e coautrice del nuovo articolo - già dopo i primissimi giorni dall'inizio della raccolta dati, Jwst ha mostrato di essere in grado di svelare sorgenti astrofisiche in epoche ancora inesplorate". A differenza degli strumenti usati in precedenza - dal telescopio spaziale Hubble ai più grandi osservatori disponibili a terra - Jwst ha una sensibilità e risoluzione nell'infrarosso che permettono di cercare oggetti cosi' distanti. "Stiamo esplorando un'epoca a poche centinaia di anni dal Big Bang che in parte era sconosciuta e in parte a malapena esplorata, con molte incertezze al limite delle possibilità dei telescopi precedenti", ricorda Castellano. Come e quando si sono formate le prime galassie e la primissima generazione di stelle - la cosiddetta popolazione III - è una delle grandi domande ancora aperte dell'astrofisica. "Queste galassie sono molto diverse dalla Via Lattea o altre grandi galassie che vediamo oggi intorno a noi", spiega Tommaso Treu, professore all'Università della California a Los Angeles e principal investigatordel progetto Glass-Jwst "La domanda era: quando vedi le stelle più rosse e più vecchie con Webb, vedi che in realtà la galassia è molto più grande di quello che sembrava dalle osservazioni nell'ultravioletto?" Le nuove osservazioni di Jwst sembrano indicare che le galassie nell'universo primordiale fossero molto più luminose, anche se più compatte del previsto. Se ciò fosse vero, potrebbe rendere più facile per il potente osservatorio trovare un numero ancor maggiore di queste galassie precoci nelle sue prossime osservazioni del cielo profondo. "La sorgente più lontana è effettivamente molto compatta", sottolinea Adriano Fontana, responsabile della divisione nazionale abilitante dell'astronomia ottica ed infrarossa dell'Inaf e coautore dello studio. "I colori di questa galassia sembrano indicare che la sua popolazione stellare sia particolarmente priva di elementi pesanti, e potrebbe contenere anche alcune stelle di popolazione III. La conferma verrà dai dati spettroscopici di Jwst". Osservare le galassie più distanti, come quelle rivelate in queste osservazioni di Jwst, è un passo fondamentale per iniziare a capire come si sono formate le primissime sorgenti luminose nella storia del cosmo e comprendere le prime fasi della lunghissima evoluzione che ha portato l'universo a essere cosi' come lo vediamo oggi, con la nostra galassia, il Sole, la Terra e noi umani che la abitiamo. Occorreranno ulteriori sforzi sia osservativi, per confermare e caratterizzare il risultato, che teorici, per comprenderne la fisica sottostante.

Diverse immagini dal WEBB

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WEBB: Nebulosa NGC 3132


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WEBB: Nebulosa della Carena

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Dietro la coltre di polvere e gas in queste incredibili "scogliere cosmiche" ci sono piccole stelle nascoste, ora scoperte da Webb. Si tratta della Nebulosa della Carena, in tutto il suo splendore.⁣⁣


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È un gruppo di cinque galassie a 290 milioni di anni luce nella costellazione di Pegaso.


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È l’immagine infrarossa più profonda e nitida dell’universo lontano fino ad oggi. Per ottenerla è stata utilizzato un tempo di esposizione molto lungo per raccogliere la massima quantità di luce possibile.


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Come riporta la Nasa, la fotocamera a infrarossi di Jwst ha catturato un altro affascinante soggetto, che ha fornito agli scienziati informazioni aggiuntive sulla nascita di una stella: si tratta di L1527, protostella di “soli” 100.000 anni, all'interno della regione di formazione stellare della Nube del Toro, a circa 460 anni luce dalla Terra. Le nubi di materiale stellare incandescente sono visibili solo alla luce infrarossa, rendendole un bersaglio ideale per la fotocamera di Webb, che le ha ritratte mentre alimentano la protostella, assumendo una peculiare forma a clessidra, con L1527 al centro. I colori delle nubi, che variano dal blu all’arancione, dipendono dalla densità del materiale presente in quella regione, con il blu che indica le aree in cui vi è meno polvere stellare; inoltre la regione superiore dell’immagine, oltre alla polvere e ai gas, mostra anche le espulsioni di materiale dalla protostella. Infine, al centro dell’immagine, appare una linea scura, attraverso cui filtra la luce di L1527: si tratta di un disco protoplanetario, che i ricercatori hanno stimato avere all'incirca le dimensioni del nostro Sistema solare. Non è raro, infatti, che condizioni del genere permettano la nascita, oltre alle stelle, anche di pianeti: in sostanza, la foto di Webb mostra come potevano apparire il Sole e il nostro Sistema solare all’inizio della loro formazione.


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ESO 350-40, soprannominata Galassia Ruota di Carro (in inglese Cartwheel Galaxy), è una galassia peculiare con le caratteristiche di una galassia lenticolare e di una galassia ad anello: È situata in direzione della costellazione dello Scultore alla distanza di circa 500 milioni di anni luce dalla Terra. Le sue dimensioni sono stimate in circa 150.000 anni luce di diametro, quindi leggermente superiori a quelle della Via Lattea e ha una massa di circa 2,9-4,8 x 109 masse solari, con una velocità di rotazione di 217 km/s


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Magnifica immagine degli iconici Pilastri della creazione, le dense colonne di gas e polvere interstellare della Nebulosa Aquila (a 6.500 anni luce dalla Terra) che ospitano stelle in formazione, catturate per la prima volta dal telescopio Hubble nel 1995: questa volta, come riporta la Nasa, è merito del James Webb Space Telescope, che ha immortalato lo stesso soggetto del suo predecessore ma con un dettaglio mai visto prima. I dati derivanti dalla suggestiva immagine, afferma l’agenzia spaziale statunitense, aiuteranno i ricercatori a studiare i modelli di formazione delle stelle, comprendendo meglio come, nel corso di milioni di anni, esse originano da queste nubi e la loro evoluzione. Queste immagini hanno aumentato notevolmente il nostro livello di comprensione dei processi di formazione stellare in atto all'interno della nebulosa. Si pensa che le sue aree oscure siano associate a protostelle o comunque a oggetti stellari giovani.


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Nasa, Esa e Csa (agenzia spaziale canadese) hanno pubblicato una nuova, spettacolare immagine della Phantom Galaxy (M74), distante 32 milioni di anni luce, nella costellazione dei Pesci. La foto è stata realizzata combinando i dati delle osservazioni, in diverse lunghezze d'onda (infrarosso/visibile), dei telescopi spaziali James Webb e Hubble. M74 risulta particolarmente interessante per gli astronomi che studiano l'origine e la formazione delle galassie a spirale, sia per il suo orientamento, ben rivolto verso la Terra, sia per la sua struttura, con bracci protesi e ben definiti. In particolare, l'acuta vista del James Webb (JSWT) ha rivelato la presenza di delicati filamenti di gas e polvere tra le immense spire di M74. La mancanza di gas nella regione nucleare, inoltre, ha fornito una visuale non oscurata dell'ammasso stellare nel “cuore” della galassia. L'analisi spettroscopica di M74 nella lunghezza d'onda del medio infrarosso, ottenuta dal JSWT attraverso il MIRI (Mid-InfraRed Instrument), punta a migliorare la nostra conoscenza delle prime fasi della formazione stellare in quella zona di Universo. Questa osservazione è parte di un più ampio progetto che prevede il tracciamento infrarosso di 19 galassie con stelle in formazione, nell'ambito della collaborazione internazionale.


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“Sono passati tre decenni dall’ultima volta che abbiamo visto questi anelli deboli e polverosi, e questa è la prima volta che li vediamo nell'infrarosso”. È con queste parole che la scienziata Heidi Hammel, del team interdisciplinare del telescopio spaziale James Webb (JWST) della NASA, ha introdotto le prime spettacolari immagini di Nettuno e dei suoi anelli, nella visione più nitida mai osservata. Alcuni degli anelli planetari più deboli non venivano infatti osservati da quando la sonda Voyager 2 divenne, nel 1989, il primo veicolo spaziale ad osservare Nettuno durante un sorvolo.


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La galassia, denominata NGC 7469, dista circa 220 milioni di anni luce dalla Terra e ospita una regione centrale estremamente luminosa, chiamata nucleo galattico attivo (AGN), che si diffrange in una sorprendete stella a sei punte perfettamente allineata con il centro galattico. Nell’immagine sono visibili anche altre due punte più corte e più deboli, create sempre dalla diffrazione della luce sugli specchi di Webb. Nel complesso, NGC 7469 si estende per circa 90.000 anni luce di diametro, dominati dagli eleganti bracci a spirale che si allungano nello spazio, e gode di un orientamento invidiabile, in quanto il piatto del suo piano galattico è rivolto quasi direttamente verso la Terra, offrendo possibilità di osservazioni sbalorditive. La natura compatta della sua struttura e la presenza di una grande quantità di polvere hanno però reso difficile ottenere sia la risoluzione sia la sensibilità necessarie allo studio di questo sistema, ma grazie agli strumenti a infrarossi e spettroscopici del Webb, gli astronomi sono riusciti a ottenere immagini e spettri con dettagli senza precedenti. A rendere unica la nuova immagine è la sorprendente stella a sei punte che si allinea perfettamente con il cuore di NGC 7469. “A differenza della galassia, questo non è un vero oggetto celeste, ma un artefatto di imaging noto come picco di diffrazione, un modello prodotto quando la luce si piega attorno ai bordi taglienti di un telescopio, in questo caso dovuto al luminoso nucleo galattico attivo irrisolto – spiega l’ESA in una nota – . Lo specchio primario di Webb è composto da segmenti esagonali che contengono ciascuno bordi su cui la luce si diffrange, dando sei punte luminose. Le due punte più corte e più deboli sono invece create dalla diffrazione dal puntone verticale che aiuta a sostenere lo specchio secondario di Webb”. Gli studiosi hanno inoltre confermato l’esistenza di gas atomico diffuso e altamente ionizzato, che sembra uscire dal nucleo a circa 6,4 milioni di chilometri all’ora, come parte di un deflusso galattico che era stato precedentemente identificato, ma che Webb ha rivelato con precisione sbalorditiva. Con l’analisi dei dati ancora in corso, verranno sicuramente svelati ulteriori segreti di questo nucleo galattico e dell’anello di starbust che lo circonda.


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Nebulosa Tarantola. La Nebulosa Tarantola (nota anche come 30 Doradus o con le sigle di catalogo NGC 2070 e C 103) è una vastissima regione H II situata nella Grande Nube di Magellano. È la più grande regione di formazione stellare conosciuta nel Gruppo Locale di galassie.


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Galassia Fantasma. La galassia M74, conosciuta anche come “Galassia Fantasma”, si trova a circa 32 milioni di anni luce dalla Terra in direzione della costellazione dei Pesci ed è quasi di fronte a noi. Questa posizione privilegiata assieme alle sue braccia a spirale ben definite, la rende uno dei bersagli preferiti dagli astronomi che studiano l’origine e la struttura delle spirali galattiche. M74 è una particolare classe di galassie a spirale nota come “spirale di grande design”, il che significa che le sue braccia sono prominenti e ben definite, a differenza della struttura irregolare e irregolare vista in alcune galassie a spirale. La visione profonda del James Webb ha rivelato delicati filamenti di gas e polvere nei grandiosi bracci a spirale di M74, che si snodano verso l’esterno dal centro dell’immagine. La mancanza di gas nella regione del nucleo ha consentito anche una visuale non oscurata dell’ammasso al centro della galassia.


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Un'altra splendida immagine della galassia Fantasma, M74


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Orione o il Cacciatore è un'importante costellazione, forse la più conosciuta del cielo, grazie alle sue stelle brillanti e alla sua posizione vicino all'equatore celeste. La costellazione conta circa 130 stelle visibili a occhio nudo ed è identificabile dall'allineamento di tre stelle che formano la Cintura di Orione (dal vertice destro alto della foto, 3 cm in basso e 1 cm di lato), incorniciate da un rettangolo di quattro stelle più luminose; le tre stelle della Cintura sono chiamate in diversi modi a seconda della tradizione: i Tre Re, i Re Magi, il rastrello, i tre mercanti, i bastoni. La sagoma dell'eroe è invece delineata da nove stelle. Orione è molto utile per trovare altre stelle. Estendendo la linea della Cintura verso sudest, si può trovare Sirio (a Canis Majoris); verso nordovest, Aldebaran (a Tauri). Una linea verso est che attraversa le due spalle indica la direzione di Procione (a Canis Minoris). Una linea da Rigel verso Betelgeuse punta a Castore e Polluce, a e ß Geminorum.


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WEBB ha osservato il pianeta GIOVE in grande dettaglio mostrando le colossali tempeste e le enormi aurore che si producono nella sua atmosfera. Oltre a essere particolarmente spettacolari da vedere, queste immagini aiuteranno gli astronomi ad approfondire le loro conoscenze sul pianeta più grande del nostro sistema solare. L’osservazione all’infrarosso consente di cogliere dettagli che altrimenti non potremmo vedere e che sono molto utili per studiare le caratteristiche degli oggetti spaziali. Le immagini vengono poi elaborate per essere rese visibili ai nostri occhi, utilizzando colori che consentano di mettere in evidenza particolari caratteristiche. Ai poli del pianeta sono visibili aurore, rese con una colorazione dal verde al rosso, che raggiungono alte quote nell’atmosfera del pianeta. È inoltre ben visibile la Grande Macchia Rossa, la tempesta che dura da almeno tre secoli e che è la più grande di tutto il Sistema solare, talmente ampia da poter contenere quasi tre pianeti delle dimensioni della Terra. Nell’immagine, la macchia appare bianca, perché come fanno altre nubi nell’atmosfera gioviana, riflette grandi quantità di luce solare e di conseguenza appare molto luminosa nei filtri utilizzati per osservare il pianeta all’infrarosso.


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SATURNO. Dati provenienti dalla navicella spaziale Cassini rivelano che il maestoso sistema di anelli di Saturno possiede una propria atmosfera, separata da quella del pianeta. Gli strumenti a bordo della Cassini sono stati in grado di stabilire che l'ambiente attorno agli anelli è come un'atmosfera, composta principalmente da ossigeno molecolare. Gli anelli di Saturno sono composti in gran parte da ghiaccio mischiato con quantità più piccole di polvere e materiale roccioso. Sono straordinariamente sottili: pur avendo un diametro di oltre 250.000 chilometri, il loro spessore raggiunge a malapena i 1,5 chilometri. Nonostante il loro aspetto impressionante, gli anelli contengono pochissimo materiale - se fossero compressi in un unico corpo, questo non misurerebbe da una parte all'altra più di 100 chilometri. L'origine degli anelli è sconosciuta. Un tempo gli scienziati credevano che gli anelli si fossero formati contemporaneamente ai pianeti, aggregandosi da nuvole vorticose di gas interstellare 4.000 milioni di anni or sono. Oggi si ritiene invece che gli anelli siano più "giovani", forse hanno solo qualche centinaia di migliaia di anni. Secondo un'altra teoria, una cometa sarebbe passata troppo vicina a Saturno, frantumandosi a causa delle correnti mareali. Forse una delle lune di Saturno è stata colpita da un asteroide frantumatosi in pezzi che adesso formano gli anelli. Anche se Saturno può avere posseduto gli anelli sin dalla sua formazione, il sistema di anelli non è stabile e deve essere rigenerato da processi continui, probabilmente grazie all'esplosione di satelliti più grandi. Le molecole di acqua sono dapprima estratte dalle particelle che costituiscono gli anelli per effetto della luce solare ultravioletta. Si scindono poi in idrogeno e ossigeno molecolare e atomico per effetto della fotodissociazione. Il gas idrogeno si disperde nello spazio, l'ossigeno atomico e qualsiasi altro residuo di acqua si ghiacciano e rimangono a formare il materiale degli anelli a causa delle basse temperature, lasciando così una concentrazione di molecole di ossigeno. Il dottor Andrew Coates, co-ricercatore per CAPS, del Mullard Space Science Laboratory (MSSL) dello University College di Londra, spiega: "Quando l'acqua fuoriesce dagli anelli, si scinde a causa della luce solare; l'idrogeno e l'ossigeno atomico che ne derivano vengono quindi dispersi, mentre rimane l'ossigeno molecolare. L'INMS (lo spettrometro do massa) osserva il gas ossigeno neutro, il CAPS (spettrometro per la rilevazione del pasma) osserva gli ioni di ossigeno molecolare e ottiene una "panoramica degli elettroni" degli anelli. Questi ultimi rappresentano i prodotti ionizzati di quell'ossigeno e alcuni elettroni aggiuntivi spinti fuori dagli anelli per effetto della luce solare". Il dottore Coates ritiene che l'atmosfera degli anelli è, probabilmente, tenuta sotto controllo da forze gravitazionali e da un equilibrio fra la perdita di materiale dal sistema degli anelli e nuove aggiunte di materiale fornito da particelle degli anelli stessi.


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MARTE. Secondo quanto riportato dall'ESA, osservare Marte per il JWST è una sfida impegnativa non perché sia troppo debole, ma per il motivo opposto: essendo (relativamente) vicino, la sua emissione è elevata tanto da arrivare alla "saturazione del rivelatore". Le immagini di Marte sono state catturate utilizzando la Near-Infrared Camera (NIRCam) con due diverse tipologie di emissione nell'infrarosso. In particolare è stato osservato il pianeta a 2,1 µm che è la frequenza più vicina allo spettro del visibile. Si è passati poi a quella a 4,3 µm che invece mostra l'emissione termica di Marte, sia della superficie che dell'atmosfera. Qui si può vedere la differenza tra l'equatore e i poli, con il Polo Nord marziano che è più freddo in quanto si trova nel periodo invernale. Anche l'anidride carbonica ha un effetto su questo filtro e sulla rilevazione e parte dell'emissione viene catturata proprio da questa molecola. Inoltre è stato utilizzato anche NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) del telescopio spaziale James Webb per rilevare anche lo spettro. Lo scopo finale è quello di riuscire a rilevare tracce di composti come metano e acido cloridrico che aiuteranno a definire la costituzione dell'atmosfera di Marte e la sua variabilità al cambiare delle stagioni e delle ore del giorno anche se già ora si possono notare le "impronte spettrali" delle nuvole ghiacciate, della polvere marziana e dei differenti tipi di roccia. In generale le prime analisi mostrano una maggiore differenza nelle osservazioni di NIRCam rispetto a quelle di NIRSpec ma i dati dovranno ancora essere valutati nel loro complesso.


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Atmosfera di Marte. Si notano CO2, CO e H2O

Dopo la Terra, Marte è il pianeta più studiato del sistema solare. Grazie alle numerose missioni che hanno portato orbiter, lander e rover ad analizzare il suolo marziano, i planetologi hanno scoperto che il Pianeta Rosso non è sempre stato arido: in passato aveva corsi d’acqua, laghi e mari. Non solo: Marte è stato anche testimone di un’importante attività geologica che nel tempo ne ha modellato la superficie. Prova ne sono il vulcano più alto del sistema solare, l’Olympus Mons, e la regione vulcanica più estesa, i Tharsis Montes. Si pensava che l’attività geologica fosse ormai sopita, ma i dati raccolti dalla missione NASA InSight, che ha portato sul pianeta strumenti sismologici e geofisici, dimostrano che è ancora presente, come evidenziato in uno studio pubblicato su «Nature Astronomy» . Gli autori hanno studiato i dati raccolti dal sismometro SEIS, lo strumento principale a bordo di InSight, che in quasi quattro anni ha registrato oltre 1300 terremoti. L’aspetto notevole è che gli epicentri si concentrano attorno alla regione denominata Cerberus Fossae, caratterizzata da spaccature di origine vulcanica; la prova che il vulcanismo su Marte è ancora attivo.


wasp 39b

Per la prima volta dell'anidride carbonica è stata chiaramente rilevata nell'atmosfera di un esopianeta. Alla scoperta hanno partecipato anche ricercatori dell'Università di Ginevra e di quella di Berna. "Appena abbiamo visto i dati era chiaro che si trattasse di una scoperta spettacolare", ha detto Dominique Petit dit de la Roche, scienziata dell'UNIGE e co-autrice dello studio. "È la prima volta che il CO2 viene individuato su un pianeta fuori dal sistema solare", aggiunge l'esperta. L'esopianeta WASP-39b è un gigante gassoso caldo che transita davanti alla propria stella. Quando un pianeta transita direttamente davanti alla sua stella, una parte della luce di essa passa attraverso il corpo celeste prima di raggiungere il telescopio. "L'atmosfera in quel momento filtra certi colori più di altri", spiega Monika Lendl, a sua volta professoressa all'UNIGE e coautrice dello studio. Utilizzando il telescopio James Webb per decomporre la luce nei suoi colori, si possono identificare le "impronte digitali" caratteristiche dei diversi gas che determinano la composizione dell'atmosfera, illustra Lendl. Il team di ricerca è così riuscito a rilevare l'"impronta digitale" dell'anidride carbonica nella luce che attraversa l'atmosfera di WASP-39b. Scoprire queste informazioni riguardo a un pianeta permette di capirne meglio l'origine e la sua evoluzione. Individuando senza ombra di dubbio la presenza di CO2 nell'atmosfera di esopianeti lontani è stato quindi compiuto un passo fondamentale nella ricerca di mondi adatti alla vita. Sono stati rilevati, H2O, CO2, CO, K, Na, SO2 e altro.


nettuno bis

NETTUNO. Secondo quanto riportato dalle agenzie spaziali, grazie alle possibilità offerte dal JWST è stato possibile catturare l'immagine più nitida degli anelli di Nettuno. Alcuni degli anelli di Nettuno non erano mai stati osservati prima ed è servita la potenza del telescopio spaziale James Webb e la sua vista a infrarossi per permettere di rilevarli. Come nel caso di Giove, anche con Nettuno è stato possibile vedere le bande che caratterizzano il pianeta che risplendono in diverse colorazioni.Per la cattura delle immagini è stata impiegata ancora una volta la NIRCam (Near-Infrared Camera) dedicato al vicino infrarosso con lunghezze d'onda comprese tra i 0,6 µm e i 5 µm. A causa della presenza di metano nella composizione del pianeta e visto che questa molecola assorbe le frequenze rilevate dal JWST in questo spettro, la sua colorazione è più scura rispetto alle immagini di Hubble. Le zone più chiare invece sono invece nubi ad alta quota che riflettono la luce solare prima che possa raggiungere le zone ricche di metano. La struttura dell'atmosfera di Nettuno è evidenziata da Webb con una striscia più luminosa verso l'equatore dove le temperature sono maggiori e quindi risplendono maggiormente nell'infrarosso. Il JWST ha anche rilevato una zona di nubi che circondano il Polo Sud del pianeta. Il telescopio ha rilevato 7 satelliti naturali (dei 14 conosciuti). In particolare, a fare bella mostra di sé è Tritone che brilla molo più delle altre lune presenti nell'immagine e sembra quasi essere una stella sullo sfondo. La motivazione della sua lucentezza è dovuta alla superficie ricoperta di azoto allo stato solido che riflette il 70% della luce solare che lo colpisce (ed è quindi anche più brillante di Nettuno stesso).


urano

La composizione chimica di URANO è simile a quella di Nettuno ma differente rispetto a quella dei giganti gassosi più grandi (Giove e Saturno). Per questa ragione gli astronomi talvolta preferiscono riferirsi a Urano e Nettuno trattandoli come una classe separata, i "giganti ghiacciati". L'atmosfera del pianeta, sebbene sia simile a quella di Giove e Saturno per la presenza abbondante di idrogeno ed elio, contiene una proporzione elevata di "ghiacci", come l'acqua, l'ammoniaca e il metano, assieme a tracce di idrocarburi. Quella di Urano è anche l'atmosfera più fredda del sistema solare, con una temperatura minima che può scendere fino a 49 K (-224,2 °C). Possiede una complessa struttura di nubi ben stratificata, in cui si pensa che l'acqua si trovi negli strati inferiori e il metano in quelli più in quota. L'interno del pianeta al contrario sarebbe composto principalmente di ghiacci e rocce. Come gli altri pianeti giganti, Urano possiede un sistema di anelli planetari, una magnetosfera e numerosi satelliti.


nettuno ter

E' un NETTUNO inedito, con sfumature bianche invece che del solito blu, quello che appare nell'ultimo ritratto in alta definizione eseguito da WEBB. Il cambio di look di Nettuno (dovuto al fatto che il pianeta è stato ripreso nell'infrarosso invece che nello spettro della luce visibile) non è l'unico elemento di sorpresa: nell'immagine spiccano infatti gli anelli di Nettuno con una nitidezza che non si vedeva da oltre trent'anni, da quando cioè la sonda Voyager 2 vi passò accanto nel 1989. La qualità dell'immagine è tale da mostrare anche le fioche bande di polvere che circondano il pianeta, così come una sottile linea luminosa intorno all'equatore (probabile spia della circolazione atmosferica che alimenta venti e turbolenze) e sette delle 14 lune in orbita (la più visibile è Tritone). Questo risultato mostra le buone condizioni del telescopio.



venere

VENERE è il secondo pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole con un'orbita quasi circolare che lo porta a compiere una rivoluzione in 225 giorni terrestri. Con una magnitudine massima di -4,6, è l'oggetto naturale più luminoso nel cielo notturno dopo la Luna e per questo motivo è conosciuto fin dall'antichità. Venere è visibile soltanto poco dopo il tramonto e poco prima dell'alba. La scoperta che si tratta dello stesso oggetto sarebbe stata introdotta in occidente da Pitagora, ma sarebbe dovuta agli astronomi della Mesopotamia. Infatti nella Tavoletta di Venere di Ammi-Saduqa sono riportate osservazioni risalenti al 1550 a.C. o antecedenti, in cui non si fa distinzione fra l'astro del mattino e quello della sera. Classificato come un pianeta terrestre, a volte è definito il "pianeta gemello" della Terra, cui è molto simile per dimensioni e massa. Tuttavia per altri aspetti è piuttosto differente dal nostro pianeta. L'atmosfera di Venere è costituita principalmente da anidride carbonica ed è molto più densa dell'atmosfera terrestre, con una pressione al livello del suolo pari a 92 atm. La densità e la composizione dell'atmosfera creano un impressionante effetto serra che rende Venere il pianeta più caldo del sistema solare. Venere è avvolto da uno spesso strato di nubi altamente riflettenti, composte principalmente di acido solforico, che impediscono la visione nello spettro visibile della superficie dallo spazio.

mercurio

MERCURIO, vista del Bacino Caloris. Mercurio è il primo pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole e il più piccolo in dimensioni. E' proprio a causa della sua vicinanza al Sole che è difficile osservarlo. Lo si può fare soltanto poco prima dell'alba o subito dopo il tramonto e solo nelle notti molto serene. Mercurio si trova a 58 milioni di chilometri dal Sole, poco più di un terzo della distanza che separa la Terra dal Sole. La sua orbita è molto ellittica; il pianeta la percorre in soli 88 giorni, più velocemente di qualsiasi altro pianeta. Allo stesso tempo, Mercurio ruota lentamente su se stesso: il giorno, cioè la durata di una rotazione, su Mercurio dura 59 volte più che sulla Terra. Mercurio ha una caratteristica particolare, dovuta al suo moto: se ci fossero degli abitanti sul pianeta essi vedrebbero il Sole sorgere al mattino, poi calare brevemente ed infine risalire ancora. Allo stesso modo, alla sera lo vedrebbero calare, risalire in cielo e infine tramontare. Mercurio compie tre rotazioni ogni due rivoluzioni intorno al Sole. Il risultato è che un qualsiasi punto della sua superficie rimane esposto ai raggi solari per ben 176 giorni terrestri. Mercurio non ha né satelliti né anelli. Si tratta di un pianeta molto spoglio. Non possiede nemmeno una vera e propria atmosfera, ma solo un tenue strato di gas che non basta a ripararlo dagli intensi raggi solari. Per questo motivo non c'è acqua sul pianeta: i raggi solari la farebbero evaporare. Mcurio non possiede atmosfera anche perché ha una massa troppo piccola. Mercurio è, dopo Plutone, il più piccolo pianeta del Sistema Solare. E' grande solo un terzo della Terra: misura 4.878 chilometri di diametro. La sua massa è pari a 330 miliardi di miliardi di tonnellate. La densità di Mercurio è 5,43 volte quella dell'acqua, di poco inferiore a quella della Terra. Il pianeta è costituito per l'80% da un grosso nucleo di materiale ferroso. L'enorme pressione degli strati sovrastanti fa sì che probabilmente il nucleo si trovi allo stato liquido.

plutone

PLUTONE e Caronte. Il suo status di pianeta fu messo in discussione nel 1992 in seguito all'individuazione di diversi oggetti di dimensioni simili nella fascia di Kuiper; la scoperta di Eris nel 2005, un pianeta nano che è il 27% più massiccio di Plutone, ha portato infine l'Unione Astronomica Internazionale a riconsiderare la definizione di pianeta e a riclassificare così Plutone come pianeta nano. Fra i corpi celesti del sistema solare, Plutone è il sedicesimo per grandezza e il diciassettesimo per massa, ed è per diametro il più grande dei pianeti nani e degli oggetti transnettuniani conosciuti (in ambedue le categorie è superato come massa da Eris). Ha inoltre massa e dimensioni inferiori a quelle dei maggiori satelliti naturali del sistema solare: i satelliti medicei di Giove, Titano, Tritone e la Luna. Paragonato a quest'ultima in particolare, la sua massa è pari a un sesto e il volume a un terzo. Come gli altri oggetti della fascia di Kuiper, Plutone è composto principalmente di ghiaccio e roccia. La sua orbita è piuttosto eccentrica e inclinata rispetto al piano dell'eclittica, mentre la sua distanza dal Sole varia da 30 a 49 UA. Periodicamente Plutone, durante il suo perielio, viene a trovarsi più vicino al Sole di Nettuno, tuttavia, non gli si avvicina mai a meno di 17 UA. Plutone ha cinque lune conosciute: Caronte (la più grande, con un diametro che è poco più della metà del suo), Stige, Notte, Cerbero e Idra. Plutone e Caronte vengono considerati un sistema binario o un pianeta doppio, poiché il baricentro del sistema giace al di fuori di entrambi.


buco nero

BUCO NERO. Il James Webb ha offerto agli scienziati una visione senza precedenti di un buco nero molto distante, scrutando strati di polvere di stelle per tracciare la struttura e la composizione del materiale che vortica intorno a esso. Il risultato, come spiegato dall’Agenzia spaziale europea, è che Webb ha osservato il buco nero a lunghezze d’onda mai osservate prima: sono stati rilevati nel gas che gravita attorno al buco nero: idrogeno atomico, idrogeno molecolare o due atomi di idrogeno legati e ioni di ferro.


huibble webb

Questo campo profondo utilizza un ammasso di galassie lensing per trovare alcune delle galassie più lontane mai rilevate. A sinistra, l’immagine di Hubble. A destra, il James Webb. A 4,2 miliardi di anni luce di distanza, nella costellazione dello Scultore, c’è un denso ammasso di galassie noto come SMACS 0723. La sua enorme massa, come prevede la teoria di Einstein, curva lo spazio-tempo. Ciò fa sì che i raggi di luce provenienti da sorgenti lontane che si avvicinano a SMACS 0723 subiscono una deflessione. È ciò che gli astronomi chiamano lente gravitazionale. Le lenti gravitazionali come SMACS 0723 sono molto utili in quanto agiscono come lenti d’ingrandimento che hanno l’effetto di aumentare la visibilità degli oggetti che, dalla prospettiva terrestre, si trovano dietro le lenti. In questo modo, gli scienziati possono vedere in modo molto dettagliato oggetti che sono estremamente distanti ma che, grazie alle lenti gravitazionali, appaiono più vicini e più grandi. Durante i suoi oltre 30 anni di attività, il telescopio spaziale Hubble ha ripreso grazie alle lenti gravitazionali, oggetti a più di 12 miliardi di anni luce di distanza. Ma il James Webb, oltre ad avere uno specchio tre volte più grande, opera nell’infrarosso, quindi nella nuova immagine è possibile vedere galassie che non apparivano nelle foto di Hubble, o che apparivano come punti sfocati e senza alcun dettaglio. Con una risoluzione senza precedenti, le galassie più lontane nell’immagine si trovano a 13,1 miliardi di anni luce di distanza.


galassia antica

Si trova a 13,4 miliardi di anni luce. Si è formata quando l’Universo era ancora in uno stato primordiale, il Big Bang infatti risale a circa 14 miliardi di anni fa. L’esistenza della galassia più antica è stata confermata dai dati raccolti dallo spettrografo NIRSSpec e dalla NIRCam. Webb che è lo strumento che può vedere più indietro nel tempo di qualsiasi altro mai utilizzato finora. Insieme alla galassia più antica, ne sono state avvistate altre impressionantemente vecchie, per un totale di 4: “Era fondamentale dimostrare che queste galassie abitano effettivamente l'universo primordiale. È molto probabile che galassie più vicine si trasformino in galassie molto distanti”, ha dichiarato la dottoressa Emma Curtis-Lake, astronoma britannica presso l'Università dell'Hertfordshire. “Per la prima volta, abbiamo scoperto galassie solo 350 milioni di anni dopo il Big Bang, e possiamo essere assolutamente fiduciosi delle loro fantastiche distanze", ha ribadito il dottor Brant Robertson dell'Università della California Santa Cruz. E' impressionante come si veda bene la struttura a spirale della galassia, nell'ingrandimento sulla destra.


quasar

Il QUASAR dell'immagine SDSS J165202.64+172852.3, è un quasar “estremamente rosso” che esiste nell’universo primordiale, 11,5 miliardi di anni fa. I quasar sono un tipo raro e incredibilmente luminoso di nucleo galattico attivo (AGN). Questo quasar è uno dei nuclei galattici conosciuti più potenti che sia stato visto a una distanza così estrema. Gli astronomi avevano ipotizzato che l’emissione estrema del quasar potesse causare un “vento galattico”, spingendo il gas libero fuori dalla sua galassia ospite e forse influenzando notevolmente la futura formazione stellare nell’area. Un AGN è una regione compatta al centro di una galassia, che emette abbastanza radiazione elettromagnetica da eclissare tutte le stelle della galassia. Gli AGN, inclusi i quasar, sono alimentati dal gas che cade in un buco nero supermassiccio al centro della loro galassia. In genere emettono grandi quantità di luce su tutte le lunghezze d’onda, ma questo nucleo galattico è un membro di una classe insolitamente rossa. Oltre al suo intrinseco colore rosso, la luce della galassia è stata ulteriormente spostata verso il rosso dalla sua distanza. Ciò ha reso Webb, dotato di una sensibilità senza precedenti nelle lunghezze d’onda dell’infrarosso, perfettamente adatto per esaminare la galassia in dettaglio. Per studiare il movimento del gas, della polvere e del materiale stellare nella galassia, il team ha utilizzato lo spettrografo nel vicino infrarosso del telescopio (NIRSpec). Questo potente strumento può raccogliere simultaneamente spettri attraverso l’intero campo visivo del telescopio, invece che solo da un punto alla volta. Ciò ha consentito di esaminare simultaneamente il quasar, la sua galassia e l’ambiente circostante. La spettroscopia è stata fondamentale per comprendere il movimento dei vari flussi e venti che circondano il quasar. I movimenti dei gas influenzano la luce che emettono e riflettono, facendola cambiare verso il rosso o verso il blu in proporzione alla loro velocità e direzione. Il team è stato in grado di vedere e caratterizzare questo movimento tracciando l’ossigeno ionizzato negli spettri di NIRSpec. Precedenti studi condotti, tra gli altri, dal telescopio spaziale Hubble di NASA/ESA e dallo strumento Near-Infrared Integral Field Spectrometer sul telescopio Gemini-North hanno richiamato l’attenzione sui potenti flussi del quasar e gli astronomi avevano ipotizzato che la sua galassia ospite potesse fondersi con un compagno invisibile. Ma il team non si aspettava che i dati NIRSpec di Webb indicassero chiaramente che non stavano solo guardando una galassia, ma almeno altre tre che vorticavano attorno ad essa. Grazie ai nuovi dati, è stato possibile mappare i movimenti di tutto questo materiale circostante, portando alla conclusione che SDSS 165202.64+172852.3 fosse in realtà parte di un denso nodo di formazione di galassie. “Ci sono pochi protocluster di galassie conosciuti in questo primo periodo. È difficile trovarli e pochissimi hanno avuto il tempo di formarsi dal Big Bang“, ha detto l’astronoma Dominika Wylezalek dell’Università di Heidelberg in Germania, che ha condotto lo studio su questo quasar. “Questo alla fine potrebbe aiutarci a capire come si evolvono le galassie in ambienti densi… È un risultato entusiasmante”. Utilizzando le osservazioni di NIRSpec, il team è stato in grado di confermare tre compagni galattici di questo quasar e mostrare come sono collegati. I dati di archivio di Hubble suggeriscono che potrebbero essercene ancora di più. Le immagini della Wide Field Camera 3 di Hubble avevano mostrato materiale esteso che circonda il quasar e la sua galassia. Ora, il team sospetta che potrebbero aver osservato il nucleo di un intero ammasso di galassie, rivelato solo ora dalle nitide immagini di Webb. “Il nostro primo sguardo ai dati ha rivelato rapidamente chiari segni di importanti interazioni tra le galassie vicine“, ha affermato il membro del team Andrey Vayner della Johns Hopkins University di Baltimora, negli Stati Uniti. “La sensibilità dello strumento NIRSpec è stata immediatamente evidente e mi è stato chiaro siamo in una nuova era della spettroscopia a infrarossi”. Le tre galassie confermate sono in orbita l’una intorno all’altra a velocità incredibilmente elevate, un’indicazione che è presente una grande quantità di massa. Se combinato con il modo in cui sono racchiuse nella regione intorno a questo quasar, il team ritiene che questo segni una delle più dense aree conosciute di formazione di galassie nell’universo primordiale. “Nemmeno un denso nodo di materia oscura è sufficiente per spiegarlo”, afferma Wylezalek. “Pensiamo che potremmo vedere una regione in cui due enormi aloni di materia oscura si stanno fondendo insieme“.


quasar

Immagine, ritoccata artisticamente, di una galassia con un brillante quasar al centro. Un quasar è un buco nero supermassiccio molto luminoso, distante e attivo con una massa da milioni a miliardi di volte la massa del sole. Tra le cose più luminose dell’universo, la luce di un quasar è superiore alla luce di tutte le stelle messe insieme nella sua galassia ospite. I quasar si nutrono di materia in caduta e scatenano torrenti di vento e radiazioni, formando le galassie in cui risiedono. Usando le abilità uniche di Webb, gli scienziati studieranno sei dei quasar più distanti e luminosi dell’universo.


supernova

Webb ha catturato la sua prima, spettacolare supernova, ovvero il “finale esplosivo” di una stella di massa enorme. L'evento, che dura una frazione di secondo, è talmente energetico e violento che da solo riesce a sprigionare una luminosità equivalente a quella della galassia stessa in cui si verifica. Durante il processo il materiale di cui è composta la stella viene espulso quasi completamente attraverso una bolla di gas, proiettata nello spazio a velocità di decine di migliaia di chilometri al secondo. La luce del fenomeno si attenua giorno dopo giorno, quindi per riuscire a individuarlo bisogna essere molto fortunati, puntando lo strumento nel posto giusto e al momento giusto. La supernova si trova in una galassia a circa 3 o 4 miliardi di anni luce dalla Terra. Si tratta di una scoperta davvero sorprendente, anche perché il James Webb Space Telescope non è stato costruito per cercare supernove. Questa è un’attività che di solito viene eseguita da telescopi di rilevamento che scansionano vaste porzioni di cielo a intervalli brevissimi. D’altra parte Webb guarda nel dettaglio un’area molto piccola dell’universo. Ad esempio, la prima immagine rilasciata dalla NASA a metà luglio copriva un’area grande quanto un granello di sabbia.


onde

Dobbiamo spostarci a circa 5.000 anni luce della Terra: si tratta di 17 anelli di polvere concentrici emanati da un sistema binario di stelle nota come WR140, nella costellazione del Cigno, costituito da una stella di Wolf-Rayet (stella con una massa pari almeno a 25 volte quella del Sole, molto evolute ed eruttive) e da una stella supergigante blu ancora più grande, che gravitano attorno un’orbita che si compie in otto anni. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Astronomy.  Per le sue caratteristiche intrinseche, la stella Wolf-Rayet genera potenti venti che spingono enormi quantità di gas nello Spazio: ogni anello si crea quando, ogni otto anni, le due stelle si avvicinano e i loro venti stellari si incontrano, comprimendo il gas e formando polvere stellare. Come gli anelli del tronco di un albero, le spire di polvere segnano il passare del tempo.  "Stiamo osservando oltre un secolo di produzione di polvere", ha affermato Ryan Lau, autore principale dello studio. “L'immagine illustra anche quanto sia sensibile questo telescopio. Prima eravamo in grado di vedere solo due anelli di polvere, usando telescopi terrestri. Ora, con WEBB, ne vediamo almeno 17”. L'osservazione del cosmo ci consente di vedere immagini straordinariamente affascinanti.


esopianeta

Webb ha scoperto il suo primo esopianeta e questo corpo celeste ha quasi le dimensioni della Terra. L'Agenzia Spaziale Europea ha appena reso noto la conferma dei ricercatori della presenza di un pianeta extrasolare, un pianeta che orbita attorno a un'altra stella diversa dal Sole. Formalmente classificato come Lhs 475 b, il pianeta ha quasi esattamente le stesse dimensioni del nostro, con un clock pari al 99% del diametro terrestre, aggiunge l'Esa. Il gruppo di ricerca è guidato da Kevin Stevenson e Jacob Lustig-Yaeger, entrambi del laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University a Laurel, nel Maryland, e il team ha scelto di osservare questo obiettivo con Webb dopo aver esaminato attentamente i dati del Transiting Exoplanet Survey Satellite della Nasa, che suggerivano l'esistenza del pianeta. Lo spettrografo nel vicino infrarosso (NirSpec) di Webb ha catturato il pianeta in modo semplice e chiaro con solo due osservazioni di transito. All'08 gennaio 2023 risultano conosciuti 5300 pianeti extrasolari in 3906 sistemi planetari diversi (di cui 851 multipli); inoltre 2717 è il numero di pianeti candidati e altri 84 possibili pianeti sono in attesa di conferma o controversi. Recentemente è stato scoperto a 100 anni luce di distanza un sosia della Terra intorno alla stella TOI 700, dove esiste un sistema planetario di almeno 4 pianeti. Il nuovo pianeta, denominato TOI 700e ha dimensioni simili alla Terra e si trova nella zona abitabile, ossia a una distanza tale dalla sua stella da poter avere acqua liquida in superficie.


luce tra galassie

Il Webb ha recentemente osservato quella che in gergo è chiamata "luce intracluster" (ICL), ovvero l'emissione molto debole prodotta dalle stelle delle loro galassie mentre interagiscono all'interno di un ammasso. "In questo studio mostriamo il grande potenziale di JWST per l'osservazione di un oggetto così debole", ha dichiarato Mireia Montes, prima autrice dell'articolo, in una dichiarazione dell'Instituto de Astrofísica de Canarias. "Questo ci permetterà di studiare gli ammassi di galassie che sono molto più lontani e in modo molto più dettagliato." L'osservazione di questa luce, infatti, ha grandi implicazioni non solo per comprendere l'evoluzione delle galassie e degli ammassi di galassie, ma anche per un mistero cruciale per la nostra intera comprensione del cosmo. Nonostante la potenza di Webb, la scoperta non deriva solo dalle osservazioni dirette, ma piuttosto dalle analisi e dagli studi teorici. Questa luce è ancora estremamente debole e le galassie nell'ammasso sono estremamente luminose. "Analizzando questa luce diffusa, scopriamo che le parti interne dell'ammasso sono formate dalla fusione di galassie massicce, mentre le parti esterne sono dovute all'accrescimento di galassie simili alla Via Lattea", continua Montes. Un ruolo importante è dato dalla materia oscura (presente anche all'interno della stanza in cui ci troviamo) che interagisce solo gravitazionalmente. In un ammasso, con centinaia se non migliaia di galassie, questa materia si diffonde attraverso e intorno... e questa "luce spettrale" è proprio un modo per rintracciarla! Una prova dell'esistenza della materia oscura è data dall'osservazione di effetti di lente gravitazionale in presenza di una massa visibile che risulta insufficiente a giustificarli. Nel 2008 un gruppo di ricercatori, coordinati dall'Istituto di Astrofisica di Parigi, utilizzando il telescopio Canada-France-Hawaii Telescope (Cfht) posto sul monte Mauna Kea nelle Hawaii, studiò migliaia di immagini constatando la deviazione che la luce subiva anche in punti dove non erano visibili masse.

magellano

LA GRANDE NUBE DI MAGELLANO. I ricercatori hanno mostrato la nuova immagine ripresa dal Mid-Infrared Instrument (Miri), che fornisce modalità di osservazione e analisi spettroscopica a lunghezze d'onda nel medio infrarosso (da 5 a 28 micron). L'hanno poi confrontata fianco a fianco con una fotografia della stessa porzione di cielo, scattata in precedenza dal telescopio spaziale Spitzer, il primo a fornire immagini ad alta risoluzione dell'Universo del vicino e medio infrarosso per valutarne le differenze. Mentre l'immagine di quest'ultimo risulta essere piuttosto sfocata, quella appena scattata dal telescopio telescopio Webb ha una nitidezza eccezionale: il Miri, infatti, è stato capace di catturare il gas interstellare, e centinaia di stelle e galassie sullo sfondo, con dettagli “senza precedenti”, commentano i ricercatori. Più nel dettaglio, dall'immagine si può addirittura osservare l'emissione di “idrocarburi policiclici aromatici”, o molecole di carbonio e idrogeno, fondamentali per l'equilibrio termico e la chimica del gas interstellare.

z12.

LA GALASSIA GHZ2/GLASS-z12 è molto luminosa e robusta. La sua luce ha viaggiato per oltre 13,184 miliardi di anni e ha percorso una distanza di almeno 26,596 miliardi di anni luce. Così, per esaminarla, gli addetti ai lavori si sono rivolti ad ALMA. Le osservazioni confermano l'età della galassia: GHZ2/GLASS-z12 è nata 367 milioni di anni dopo il Big Bang. “Il lavoro di JWST è appena iniziato, ma stiamo già adattando i nostri modelli di come si formano le galassie nell'Universo primordiale per corrispondere a queste osservazioni. La potenza combinata di Webb e dell'array di radiotelescopi ALMA ci dà la fiducia necessaria per spingere i nostri orizzonti cosmici sempre più vicini all'alba dell'Universo", afferma infine Jorge Zavala, dell'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone. L’emissione di linee luminose indica che questa galassia ha arricchito rapidamente le sue riserve di gas con elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio. Questo fornisce alcuni indizi sulla formazione e sull’evoluzione della prima generazione di stelle, e sulla durata della loro vita. Jorge Zavala ha aggiunto: “La piccola separazione che osserviamo tra il gas di ossigeno e l’emissione delle stelle potrebbe anche suggerire che queste prime galassie hanno subito violente esplosioni, che hanno spinto il gas lontano dal centro della galassia nella regione circostante, e persino oltre”. Le osservazioni di ALMA forniscono quindi una solida prova dell’esistenza di galassie nelle prime centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang. Inoltre, confermano i sorprendenti risultati delle osservazioni di Webb: nonostante il suo lavoro sia appena iniziato, i ricercatori stanno già modificando i modelli di formazione delle galassie nell’Universo primordiale per adattarli alle nuove osservazioni. La potenza combinata del James Webb e di ALMA sta aiutando gli scienziati in questo senso, e soprattutto, sta garantendo la certezza di poter spingere i nostri orizzonti cosmici sempre più vicino agli albori dell’Universo.

Galassie in fusione

Questa incredibile foto mostra due galassie che si fondono formando una curiosa immagine molto simile a un fagiolo. La galassia inferiore ha una forma a spirale per lo più regolare, mentre la galassia superiore è leggermente distorta

Eugenio Caruso - 17- dicembre 2022

Revisione del 30 gennaio 2023


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