Lo Space Telescope Science Institute ha annunciato quali obiettivi astronomici sono stati selezionati per essere utilizzate dal James Webb Space Telescope nei prossimi due anni. Giovedì 29 febbraio, l’organizzazione ha delineato 253 programmi GO (General Observers) che utilizzeranno il telescopio spaziale per un totale di 5.500 ore. Questo intervallo è noto come Ciclo 3 delle operazioni di James Webb.
Il Ciclo 3 si baserà sui due anni precedenti di progressi scientifici compiuti dal telescopio da 10 miliardi di dollari. Alcuni degli obiettivi includono potenziali esolune (lune che circondano gli esopianeti), gli esopianeti con le loro atmosfere, buchi neri supermassicci e galassie lontane. James Webb studierà anche strutture su larga scala nel cosmo per rivelare dettagli sull’espansione accelerata dell’universo e sull’energia oscura, la forza misteriosa che guida tale movimento.
È aperta la caccia alle esolune
David Kipping, assistente professore di astronomia alla Columbia University, fa parte del team che spera di trovare lune in particolare attorno all’esopianeta Kepler-167e. Questo gigante gassoso ha circa le dimensioni e la massa di Giove e si trova a 1.115 anni luce dalla Terra. “Siamo entusiasti che una delle nostre proposte venga accettata” ha detto Kipping. “La nostra ricerca delle esolune intorno a Kepler-167e è stata accettata, ed è il miglior obiettivo che abbiamo mai avuto per la caccia delle lune lontane”. Finora, le esolune si sono rivelate sfuggenti per gli astronomi perché vengono rilevate utilizzando la tecnica transito usata per individuare gli esopianeti attorno alle stelle.
Tuttavia, questa tecnica è già abbastanza complessa quando si cercano grossi pianeti, cercare allo stesso piccole esolune è molto impegnativo. Non solo bloccherebbero molta meno, ma dovrebbero anche trovarsi nella posizione giusta al momento giusto. Un’esoluna rilevabile dovrebbe orbitare attorno al suo pianeta esattamente nel momento in cui il pianeta transita davanti la sua stella madre per oscurare parte della luce.
Kipping spera che, concentrandosi su Kepler-167e con il James Webb, il team possa effettuare il primo rilevamento indiscusso di un’esoluna. “Speriamo che questo sia solo l’inizio della rivoluzione delle esolune. Nuovi mondi che sicuramente nasconderanno alcuni segreti notevoli”, ha detto Kipping. Naturalmente, i progetti Ciclo 3 GO di James Webb includono anche una vasta gamma di indagini incentrate sugli stessi esopianeti. Tra questi vi sono alcuni che desiderano determinare se alcuni esopianeti presentano le condizioni necessarie per sostenere la vita come la conosciamo. Tra questi ce n’è uno chiamato TOI-4481b un esopianeta di massa gioviana, che orbita attorno a una stella massiccia circa la metà di quella del Sole a 39 anni luce da noi.
Alla ricerca dei buchi neri supermassicci
Gli astronomi credono ampiamente che la maggior parte delle grandi galassie del nostro universo abbiano al loro interno buchi neri supermassicci. Alcuni di questi buchi neri ingoiano attivamente il gas e la polvere che li circondano in dischi di materia chiamati dischi di accrescimento. Si pensa che le influenze gravitazionali di questi buchi neri riscaldino il materiale in quei dischi di accrescimento, creando regioni chiamate Nuclei Galattici Attivi (AGN). Inoltre, la materia che non viene inghiottita può essere incanalata verso i poli, dove viene espulsa sotto forma di getti di particelle che viaggiano a velocità prossime a quelle della luce. Quando ciò accade, il fenomeno è chiamato quasar.
Le condizioni violente di questi eventi rendono gli AGN e i quasar gli oggetti più luminosi dell’universo. Spesso sono abbastanza luminosi da eclissare la luce combinata di ogni stella nelle galassie circostanti. La nostra comprensione teorica dei buchi neri supermassicci è cresciuta da quando l’Event Horizon Telescope (EHT) ha rivelato la prima immagine di un buco nero supermassiccio, nel cuore della galassia M87, nel 2019.
I programmi di osservazione dei buchi neri supermassicci del Ciclo 3 di James Webb includono lo studio dei quasar nell’universo primordiale e la natura dei primi buchi neri. Gli scienziati sperano di capire come questi buchi neri possano aver influenzato la crescita delle galassie nel corso di miliardi di anni. Le osservazioni di James Webb dei buchi neri supermassicci nell’universo primordiale, potrebbero anche rivelare come questi titani cosmici siano cresciuti, prima ancora che l’universo avesse 1 miliardo di anni. “I progetti JWST Cycle 3 sono molto entusiasmanti”, ha spiegato il ricercatore Xavier Calmet. “Dati i miei interessi di ricerca, sono particolarmente ansioso di vedere cosa impareremo sui buchi neri”.
Il telescopio spaziale James Webb diventa grande
Uno dei ruoli principali di James Webb è indagare sugli oggetti nell’universo primordiale. Il telescopio ha questa capacità perché l’espansione dell’universo allunga le lunghezze d’onda della luce proveniente da questi oggetti distanti verso l’estremità rossa dello spettro elettromagnetico. Più a lungo la luce ha viaggiato per raggiungerci, più la luce si spostata verso il rosso. La luce che viaggia da circa 12 miliardi di anni è estremamente spostata verso il rosso, fino alla regione dell’infrarosso al di fuori della gamma visibile. In effetti, la luce infrarossa è invisibile per noi ma non per il James Webb.
Luz Angela Garcia cosmologa si concentra su come l’energia oscura espande il cosmo a un ritmo accelerato. È particolarmente entusiasta dei progetti GO che esamineranno un’era dell’evoluzione cosmica chiamata epoca della reionizzazione, avvenuta circa 500 milioni di anni dopo il Big Bang. Durante questo periodo, gli atomi neutri di idrogeno che popolavano il cosmo furono ionizzati da radiazioni. Queste strapparono via i loro elettroni e li lasciarono come idrogeno ionizzato. Le future indagini potranno rivelare di più su questa fase cruciale dell’evoluzione cosmica, compreso il modo in cui le prime galassie agirono come fonte di questa radiazione ionizzante.
“Alcune delle proposte catturano il mio interesse, tutti questi progetti accettati cercano di identificare e caratterizzare le galassie che sono i motori dell’epoca della reionizzazione. La maggior parte di queste proposte si concentrano sullo studio delle proprietà delle prime galassie nell’universo” ha dichiarato Garcia. Sebbene James Webb sia stato progettato pensando allo studio di oggetti distanti, il Ciclo 3 vedrà lo studio dei corpi all’interno del nostro Sistema Solare. Tra questi la ricerca della fonte dei pennacchi di gas provenienti dalla luna di Saturno Encelado, lo studio della dinamica degli anelli di Urano e la caratterizzazione degli oggetti ghiacciati che esistono nella fascia di Kuiper, ai margini del Sistema solare.
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