prima immagine james webb

L’hanno presentata al mondo il presidente degli Stati Uniti Joe Biden e il direttore della NASA Bill Nelson. Si chiama Webb's First Deep Field ed è la prima immagine scientifica a colori del telescopio spaziale James Webb, lanciato il 25 dicembre 2021. E non solo: è anche l’immagine più profonda dell’universo mai realizzata in banda infrarossa. In realtà questa è solo un'anteprima: ulteriori foto verranno svelate nel pomeriggio di martedì 12 luglio. Andiamo a scoprirla insieme!

Cosa mostra l'anteprima delle immagini del James Webb svelata da Biden

Quello che stiamo osservando è l'ammasso di galassie SMACS 0723, situato nell'emisfero australe, nella costellazione del Pesce Volante. È un mosaico composto da svariate immagini singole realizzate dalla camera principale del telescopio, NIRCam, che osserva nel vicino infrarosso. Anche se il telescopio ha raccolto luce non visibile ai nostri occhi, l'immagine è a colori perché è stata realizzata combinando immagini prodotte con diversi filtri di lunghezza d'onda. Il tutto è poi stato mappato con colori che "mimano" i colori reali che questi oggetti avrebbero avuto in banda visibile.

Se aguzzate la vista noterete subito che alcune galassie, soprattutto nella parte centrale dell'immagine, hanno delle forme molto particolari: sono pesantemente distorte oppure così allungate da sembrare degli archi o addirittura dei "graffi" nell'immagine.

Un dettaglio del Webb's First Deep Field in cui si notano alcune galassie intensamente deformate.
in foto: Un dettaglio del Webb’s First Deep Field in cui si notano alcune galassie intensamente deformate.

Questo è dovuto a un fenomeno chiamato lensing gravitazionale, predetto oltre un secolo fa da Albert Einstein nella sua teoria della relatività generale. Sostanzialmente, l'enorme gravità dell'ammasso di galassie devia la traiettoria della luce in arrivo dalle galassie che si trovano dietro l'ammasso rispetto alla nostra linea di vista. Per darvi un'idea delle distanze in gioco, la luce dell'ammasso di galassie ha viaggiato per 4,6 miliardi di anni prima di raggiungerci, mentre la luce delle galassie retrostanti ha impiegato oltre 13 miliardi di anni. Poiché l'universo ha 13,8 miliardi di anni, significa che stiamo osservando oggetti che popolavano l'universo meno di 800 milioni di anni dopo il Big Bang!

Questo rende il First Deep Field di James Webb l'immagine più profonda mai realizzata nella banda di osservazione di Webb, cioè la banda infrarossa. Detto in altre parole, nessuna immagine del cielo negli infrarossi riesce a mostrare un campo di oggetti così distanti come quelli osservati da James Webb! Ma non è finita qui: la risoluzione raggiunta dal telescopio Webb è tale che galassie "lensate" (cioè quelle che hanno subìto l'effetto di lensing gravitazionale) mostrano addirittura alcune sottostrutture, come ammassi stellari!

Questo livello di dettaglio è stato ottenuto grazie a un elevatissimo tempo di esposizione: ben 12,5 ore complessive se si sommano i tempi di esposizione di tutte le immagini singole di cui è composto il mosaico!

L'area occupata da questa immagine è estremamente piccola, non più grande di quella coperta da un granello di sabbia posto a un braccio di distanza dal nostro occhio. Eppure in questa zona di cielo così minuscola il telescopio James Webb è stato in grado di individuare migliaia di galassie!

Illustrazione artistica del telescopio spaziale James Webb
in foto: Illustrazione artistica del telescopio spaziale James Webb (credit: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez).

Il confronto con Hubble

Prima di James Webb, il telescopio spaziale più avanzato era Hubble, lanciato nel 1990. Le differenze principali tra i due strumenti sono la banda di osservazione (Hubble osserva luce visibile, mentre Webb gli infrarossi) e il fatto che James Webb ha uno specchio molto più grande di quello di Hubble (6,5 metri di diametro contro 2,4 metri).

Anche Hubble ha realizzato dei deep field, cioè delle immagini molto profonde del cielo, che mostrano oggetti distantissimi. Il più famoso è l'Hubble Ultra Deep Field, che vedete qui sotto e che aveva una profondità comparabile a quella del deep field di James Webb. La cosa impressionante è che Hubble, per realizzare questo deep field, ha impiegato un tempo di esposizione di oltre 11 giorni, mentre Webb è riuscito a raggiungere lo stesso risultato in appena 12,5 ore!

L'Hubble Ultra Deep Field realizzato dal telescopio spaziale Hubble.
in foto: L’Hubble Ultra Deep Field realizzato dal telescopio spaziale Hubble (credit: NASA, ESA, and S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team)

Possiamo confrontare la prestazione di Webb con quella di Hubble anche comparando un'immagine di quest'ultimo dell'ammasso SMACS 0723. Anche senza essere esperti si nota quanto è maggiore il livello di dettaglio raggiunto da James Webb!

La stessa regione di cielo osservata dal telescopio spaziale Hubble.
in foto: La stessa regione di cielo osservata dal telescopio spaziale Hubble. È evidente il balzo di qualità compiuto dal telescopio James Webb (credit: NASA/ESA/Hubble).
Articolo a cura di
Filippo Bonaventura