Il telescopio James Webb ha prestazioni migliori di Hubble

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James Webb vs Hubble, immagini e caratteristiche a confronto. Sebbene si parli di due tecnologie divise praticamente da 30 anni di storia, l’arrivo delle prime immagini scientifiche del telescopio spaziale James Webb ha aperto un nuovo e avvincente capitolo dell’osservazione astronomica e, inevitabilmente, non sono mancati i confronti con le osservazioni delle medesime zone del cosmo effettuate dai telescopi che lo hanno preceduto. Uno su tutti, il mitico telescopio spaziale Hubble, che dal 1990, anno in cui è entrato in servizio dopo essere stato immesso nell’orbita terrestre, opera ininterrottamente nonostante negli ultimi anni abbia sofferto di qualche problematica.

In questo speciale vogliamo analizzare le principali differenze tra i due telescopi e successivamente mostrarvi un confronto tra le medesime immagini catturate da Hubble prima e dal James Webb poi. Ve lo diciamo senza mezzi termini: anche senza compentenza alcuna in astronomia i risultati sono piuttosto eloquenti in termini di nitidezza e ricchezza di dettagli, ma è bene capire almeno parzialmente le differenze tra le due tecnologie per farsi un’idea più precisa.

James Webb vs Hubble, immagini e caratteristiche a confrontoL’idea di realizzare il James Webb è di fatto nata in seguito alla visione dei primi risultati ottenuti da Hubble, e da questo punto di vista potrebbe essere definito come il suo successore, anche se, come vedremo in seguito, risulta molto diverso in termini di funzionamento. L’idea di base agli inizi della sua progettazione era quella di realizzare un mezzo ancora più raffinato e in grado di scrutare l’universo a lunghezze d’onda ancora più estreme, per arrivare dove Hubble non sarebbe mai potuto arrivare. Vediamo quindi cosa li accomuna e cosa li differenzia, poi confronteremo le prime immagini rilasciate dalla NASA e scoprirete che i risultati sono decisamente sbalorditivi!

DIMENSIONI E TIPOLOGIA DI ORBITA

DIMENSIONI E TIPOLOGIA DI ORBITA
Lo abbiamo detto più volte, anche in articoli precedenti al lancio del Webb: il dato più rilevante a livello costruttivo che lo differenzia da Hubble è relativo alle dimensioni. L’elemento di maggiore importanza riguarda lo specchio primario, che con i 6,5 mt di diametro del James Webb contro i 2,4 mt di Hubble, offre di fatto un’area di raccolta della luce molto più ampia. Facendo un paio di conti, Hubble raggiunge un’area di 4 m² contro i 25 m² del James Webb, che risulta di fatto dimensionalmente superiore di 6,25 volte.

Il campo visivo risulta conseguentemente più ampio e la risoluzione spaziale significativamente migliore anche rispetto a qualsiasi altro telescopio a infrarossi di precedente generazione. Il telescopio spaziale James Webb monta inoltre un componente fondamentale (per la sua posizione orbitale) che è il parasole. Lo potremmo definire vitale per un telescopio a infrarossi come il Webb, il quale necessita di un isolamento termico ottimale di ogni singolo componente. Il parasole del James Webb è composto da 5 strati in kapton ed è enorme! Misura infatti 22 x 12 mt, arrivando a un’area simile a quella di un campo da tennis. Hubble non è dotato di un parasole e capiremo meglio il perché a seguire.I punti di Lagrange, compreso L2 dove si trova il James WebbParlando di orbite, infatti, le differenze si fanno più palpabili e se Hubble si trova attorno alla Terra a circa 570 km di altezza, per il James Webb la situazione è molto diversa. A renderlo speciale è il suo posizionamento, fissato a circa 1,5 milioni di km di distanza dalla Terra in quello che viene chiamato il secondo punto di Lagrange, o L2.

Non è casuale la scelta del termine ‘fissato’, infatti, in quella posizione lo scudo solare di Webb bloccherà la luce proveniente dal Sole, dalla Terra e dalla Luna. Questo aiuterà Webb a rimanere fresco e senza interferenze, il che come si diceva poco sopra, è molto importante per un telescopio a infrarossi. Vista la particolare posizione, mentre la Terra orbita attorno al Sole il James Webb orbiterà con essa ma rimarrà fisso nello stesso punto rispetto alla Terra e al Sole.

I punti di Lagrange, compreso L2 dove si trova il James WebbParliamo infine delle differenti lunghezze d’onda che i due telescopi osservano, cominciando dal James Webb. Il nuovo telescopio spaziale opera principalmente nell’infrarosso e dispone di quattro strumenti scientifici in grado di catturare immagini a diversi spettri. A conti fatti, la copertura della lunghezza d’onda va da 0,6 a 28 micron, coprendo così buona parte dello spettro infrarosso, che parte da 0,75 micron. Ciò significa che il James Webb sfora parzialmente nella gamma dello spettro visibile, in particolare nella componente rossa e gialla.

Per quanto riguarda Hubble, la porzione di infrarosso che è in grado di osservare è in realtà molto piccola e va da 0,8 a 2,5 micron, ma non è la sua caratteristica primaria. Hubble, infatti, è stato sviluppato per studiare la luce soprattutto nelle parti ultraviolette e visibili dello spettro, ossia da 0,1 a 0,8 micron.

Uno dei motivi per cui Webb sarà in grado di vedere le prime galassie è che si tratta di un telescopio a infrarossi e come tale riuscirà a penetrare attraverso le regioni più polverose dello spazio, dove Hubble non è in grado di scrutare. Ma non è l’unico motivo. Sappiamo da diverse evidenze che l’universo è in espansione assieme anche alle galassie in esso contenute.

Quando si parla di distanze dell’ordine di miliardi di anni luce non può che entrare in gioco la Relatività Generale di Einstein. Assieme alll’espansione dell’universo accade che lo spazio tra gli oggetti cosmici aumenta, e assieme ad esso anche la luce in quello spazio si allunga, spostando la lunghezza d’onda da una più breve a una più lunga. Questo può rendere l’osservazione di galassie distanti molto complicata perché la lunghezze d’onda visibile della luce diventa sempre più debole fino a risultare invisibile oltre certe distanze, dunque l’unica lunghezza d’onda ad arrivare fino a noi in casi estremi è quella infrarossa.

Ecco perché il James Webb è al momento il mezzo ideale per osservare le galassie primordiali e i primi oggetti cosmici nati subito dopo il Big Bang. Ma passiamo infine ai confronti tra le immagini di Hubble (a sinistra) e le prime catturate dal James Webb (a destra).

SMAC 0723

SMAC 0723Stiamo osservando oggetti cosmici e galassie che distano fino a 13 miliardi di anni luce da noi, molti dei quali non sono mai stati osservati prima d’ora. L’ammasso di galassie in primo piano si chiama SMACS 0723, ma la distorsione della luce operata dalla sua gravità crea un effetto di amplificazione degli oggetti posizionati dietro, che consente l’osservazione di galassie estremamente distanti altrimenti impossibili da identificare. L’effetto si chiama ‘lente gravitazionale’.

La chiarezza della controparte di James Webb è sbalorditiva! È come se ci trovassimo di fronte a una macchina del tempo che mostra SMACS 0723 come appariva 4,6 miliardi di anni fa.

NEBULOSA DELLA CARENALa nebulosa della Carena è una delle più grandi e luminose del cielo e si trova a circa 7.600 anni luce di distanza, al centro della Via Lattea australe. Misura mediamente 260 anni luce ed è uno dei vivai stellari più interessanti da osservare dal nostro punto di vista, al cui interno sono presenti stelle di varie dimensioni, anche molto più grandi del nostro Sole.

L’ultima delle immagini rivelate dalla NASA è sicuramente la cattura più spettacolare del James Webb Telescope e ci fa capire le potenzialità di questo nuove mezzo, soprattutto se confrontate con le precedenti immortalate da Hubble. Una delle più celebri risale al 2008 e possiamo osservarla a sinistra. Nonostante risulti chiaramente spettacolare alla vista è impossibile non notare la quantità inferiore di dettagli e l’asssenza delle numerose aree ricche di stelle e oggetti cosmici, ben presenti nella versione del James Webb.

NEBULOSA DELL’ANELLO MERIDIONALE
NEBULOSA DELL'ANELLO MERIDIONALEAnche chiamata nebulosa “Eight-Burst” o NGC 3132, è composta da una nuvola di gas in espansione che circonda una stella morente. Ha un diametro di quasi mezzo anno luce e si trova a circa 2.000 anni luce dalla Terra. La stella più fioca al centro di questa scena ha emesso anelli di gas e polvere per migliaia di anni in tutte le direzioni e il telescopio spaziale James Webb della NASA ha rivelato per la prima volta che questa stella è ammantata di polvere.

La versione di Hubble è facilmente individuabile e, se confrontata con quella di James Webb, appare notevolmente meno dettagliata.

QUINTETTO DI STEPHAN

a href=”https://scienzamagia.eu/wp-content/uploads/2022/07/1049379-1.jpeg”>QUINTETTO DI STEPHANSi tratta di un gruppo di cinque galassie compatte posizionato a circa 290 milioni di anni luce di distanza dalla Terra, situato nelle vicinanze della costellazione del Pegaso. È stato scoperto per la prima volta nel 1877 ed è di fatto il primo raggruppamento simile mai osservato. Nonostante la nostra linea d’osservazione possa trarre in inganno, sembra che solo alcune delle cinque galassie siano realmente vicine fra loro e abbiano saltuarie interazioni.

La visione di Hubble del Quintetto di Stephan risale al 2009 e similmente a quelle mostrate sopra, appare molto più sfocata, inoltre anche il numero di oggetti cosmici risulta notevolmente inferiore.

crediti immagine testata: ESA/M. Kornmesser

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