James Webb
in foto: credit: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez.

Il James Webb Space Telescope (abbreviato anche con JWST) è uno dei progetti spaziali più ambiziosi mai realizzati. Lanciato in orbita il 25 dicembre 2021 alle 7:20 dal Guiana Space Center, il telescopio a infrarossi sarà la punta di diamante nel campo delle osservazioni spaziali nei prossimi anni. Il suo obiettivo sarà quello di scandagliare l'Universo per studiarne l'origine e l'evoluzione: l'importanza di questo progetto è tale da vedere la collaborazione di alcune delle agenzie spaziali più importanti al mondo quali NASA, ESA e CSA (Canadian Space Agency). Spesso il Webb viene confrontato con l'Hubble, il telescopio spaziale che fu lanciato nell'orbita terrestre bassa il 24 aprile del 1990 e tutt'ora in funzione. Questo strumento, da oltre trent'anni, non solo ci fornisce splendide immagini dello Spazio ma ci ha anche permesso di conoscere più in profondità l'Universo.

Ma cosa cambia tra Hubble e James Webb? E perché questo telescopio è così importante per la ricerca spaziale?

Hubble vs James Webb: le differenze

Nonostante il James Webb venga spesso definito come il "sostituto" di Hubble, la NASA lo ritiene un suo "successore". Per quale motivo?
I due telescopi hanno caratteristiche e capacità diverse tra loro e, quindi, non è corretto dire che il Webb sostituirà l'Hubble: i due strumenti continueranno a lavorare in parallelo, ciascuno fornendo informazioni utili per comprendere sempre meglio l'Universo. Ma quali sono queste differenze tra Hubble e Webb?

Dagli ultravioletti agli infrarossi

La prima grande differenza è il tipo di onda elettromagnetica che i due telescopi sono in grado di rilevare: il telescopio Hubble opera principalmente nella lunghezza d'onda dell'ultravioletto e del visibile mentre il James Webb in quella dell'infrarosso e, solo in minima parte, del visibile (in corrispondenza dello spettro che va dal rosso al giallo). Perché quest'informazione è importante? Il tipo di onda rilevata dal telescopio può cambiare il tipo di informazioni che possiamo ottenere. In particolare sappiamo che, per cercare informazioni sul passato del nostro Universo, dobbiamo utilizzare la luce a infrarossi. L'immagine sottostante chiarirà sicuramente il concetto.

webb vista unvierso
in foto: Visione del Webb nel "passato" del nostro Universo (credit: NASA and and Ann Feild [STScI]).

La figura mostra chiaramente come il telescopio Hubble (indicato come HST) possa osservare un passato meno remoto rispetto a quello del Webb (JWST). Una delle ragioni che permette di avere una differenza così grande tra i due telescopi è proprio l'utilizzo della tecnologia a infrarossi. L'Universo infatti è in espansione, e con esso, le galassie al suo interno. La relatività ci insegna che l'espansione dell'Universo comporta uno stiramento dello spazio tra i vari oggetti al suo interno e, tra questi, anche della luce. Per questo motivo oggetti molto lontani spesso sono invisibili: la luce visibile aumenta la sua lunghezza d'onda e diventa infrarossa: è quindi necessario un telescopio a infrarossi come il Webb per catturarla e permetterci di osservare le prime galassie che si sono formate nel nostro Universo.

Un altro aspetto in merito alla luce infrarossa è quello legato alla sua capacità di attraversare le nebulose. Spesso, infatti, queste nubi di polveri catturano la luce visibile, impedendoci di vedere cosa si nasconde dietro di loro: la luce infrarossa può invece superare questi ostacoli ed essere registrata dai telescopi senza problemi. Come si vede dall'immagine sottostante, con la luce infrarossa (a destra) sono visibili molte più stelle e galassie che a sinistra (foto in luce visibile).

visibile vs infrarossi
in foto: Confronto tra immagine a luce visibile e a infrarossi (credit: NASA/ESA/M. Livio & Hubble 20th Anniversary Team (STScI)).

Una questione di dimensioni

Un'altra grande differenza tra i due telescopi è la loro dimensione. Quanto è più grande il James Webb rispetto all'Hubble?
L'aspetto da considerare è la dimensione dello specchio primario: nel caso dell'Hubble (il telescopio a destra nell'immagine sottostante) il diametro è di circa 2,4 metri, mentre nel caso del Webb (il telescopio a sinistra) si arriva addirittura a 6,5 metri: più del doppio! Questa differenza di dimensioni spiega anche il motivo per cui il James Webb ha un campo visivo pari circa a 6,5 volte quello dell'Hubble!

dimensioni james webb
in foto: Confronto dimensionale tra il James Webb e l’Hubble (credit: NASA’s Goddard Space Flight Center).

Queste informazioni sono importanti perché ci permettono di capire come saranno le immagini scattate dal Webb una volta in orbita. Sappiamo infatti che la risoluzione di un'immagine da telescopio dipende principalmente da due fattori: il tipo di onda utilizzato (in questo caso l'infrarosso) e la grandezza dello specchio: tanto più la lunghezza d'onda sarà corta e lo specchio grande, quanto più alta sarà la risoluzione delle immagini.
Stando ai calcoli della NASA, quindi, le immagini di Webb avranno la stessa risoluzione di quelle dell'Hubble, solo che saranno in luce infrarossa anziché in ultravioletto. Per darvi l'idea della risoluzione che può essere raggiunta, le foto permetterebbero di vedere i dettagli di una moneta a 40 km di distanza o, se preferite, di un pallone da calcio a 550 km di distanza.

La distanza dalla Terra

Parlando di differenze tra i due telescopi, è anche necessario parlare di come i due strumenti si trovino a distanze molto diverse rispetto al nostro pianeta. L'Hubble, ad esempio, orbita molto vicino alla Terra (circa 600 km di quota) mentre il Webb arriverà a circa 1,5 milioni di km dalla Terra! Questo, se da una parte aiuterà ad ottenere nuove informazioni sull'Universo, dall'altra comporta tutta una serie di problemi come, banalmente, l'impossibilità di effettuare riparazioni in caso di guasto.

Sempre per una questione di distanza, si stima che la vita del Webb sarà approssimativamente di 10 anni: i conti sono stati fatti tenendo conto del carburante presente all'interno del telescopio, necessario per garantire il mantenimento dell'orbita nel tempo.

distanza webb
in foto: Distanza dalla Terra dei telescopi Hubble e James Webb – immagine non in scala (credit. NASA).
Articolo a cura di
Stefano Gandelli