Telescopio spaziale James Webb: guardare indietro nel tempo per catturare la prima luce stellare della creazione – 60 minuti

Il 22 dicembre può essere conosciuto come il giorno in cui l’universo è cambiato. Quel mercoledì, la NASA prevede di lanciare il James Webb Space Telescope, lo strumento volante più grande e costoso di sempre. Cento volte più potente del telescopio Hubble di 31 anni, Webb può vedere il passato nel tempo fino al momento di “illuminazione”, quel momento in cui l’universo freddo e oscuro brillava nelle stelle.

Scott Bailey: Wow. Beh, in un certo senso, questo è molto più grande di quanto avrei potuto immaginare.

AMY LO: È fantastico.

Un anno fa, siamo stati tra gli ultimi umani a vedere un telescopio tutte le volte che sarebbe apparso nello spazio. Dopo la nostra visita, è stato impacchettato in un viaggio di un milione di miglia, lontano dalla luna, per giacere per sempre nelle grinfie del sole.

Scott Bailey: Quanto dura la corsa?

AMY LO: È progettato per cinque anni e mezzo con un obiettivo di dieci anni. Questo significa che ci portiamo dentro abbastanza roba per dieci anni.

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Telescopio spaziale James Webb

Amy Lou è un ingegnere di sistema che ci ha portato nella camera bianca di Northrop Grumman a Redondo Beach, in California.

AMY LO: Abbiamo dovuto inventarlo e progettarlo e costruirlo e metterlo insieme.

Nella parte inferiore della navicella, questo velo d’argento è un baldacchino grande quanto un campo da tennis per proteggere Webb dal sole. Sopra, ci sono 21 piedi di specchi placcati in oro, sei volte più grandi dello specchio Hubble, per catturare la prima luce stellare della creazione.

Scott Bailey: Ci sono 18 di questi specchi esagonali. Ma quando li pieghi, al ballo funzionano tutti come uno specchio?

AMY LO: Esatto. Tutte le 18 immagini costituiranno un’immagine molto solida e bella.

Questa immagine sarà invisibile all’occhio umano. Come una telecamera per la visione notturna, Webb è progettato per vedere il calore, la luce infrarossa, perché è l’unica firma rimasta delle stelle ai margini del tempo. Anche quel bagliore sarebbe così debole che gli specchi dovrebbero fissare per ore per rivelare l’immagine.

Scott Bailey: Quanto sei sicuro di te?

AMY LO: Sai che il mio lavoro è preoccuparmi. Personalmente, sono fiducioso che abbiamo pensato a tutto.

Ci sono voluti più di 25 anni e 10 miliardi di dollari per pensare a tutto. L’ingegnere Amy Lu ha spiegato la sfida.

AMY LO: Secondo me la sfida ingegneristica più grande è stata costruire un parasole in grado di proteggere l’ottica, gli specchi e lo strumento su Webb. Come si costruisce qualcosa di grande ma leggero?

La protezione solare mantiene Webb fresco e scuro. Qualsiasi calore infrarosso proveniente dal sole o dalla Terra accecherebbe il telescopio. I cinque strati di Gossamer Foil non sono diversi dai palloncini di compleanno in mylar.

AMY LO: Lo strato rivolto verso il sole è il primo strato e il primo strato arriva a circa 230 gradi Fahrenheit. Quindi, un forno molto caldo, tipo, se vuoi cucinare delle meringhe, o qualcosa del genere.

Scott Bailey: Dal lato del telescopio?

AMY LOW: Dal lato del telescopio, la temperatura è di meno 370 gradi Fahrenheit.

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Scott Bailey: Ci sono circa 600 gradi di differenza Tra un lato dello scudo termico e l’altro.

AMY LO: Sì, è incredibile che tu possa farlo solo con questi strati.

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Amy Lou

L’ingegneria è incredibile, ma la scienza potrebbe rivelare l’universo. Dall’inizio, il Big Bang, la freccia del tempo ha volato per quasi 14 miliardi di anni. Webb, potrebbe tornare ai primi 100 milioni, l’universo infantile. Amber Straughn è un’astrofisica del progetto.

Amber Straughn: I telescopi sono davvero macchine del tempo, ci permettono letteralmente di vedere il passato. La ragione di ciò è solo dovuta alla natura di come viaggia la luce. La luce solare impiega circa otto minuti per raggiungere la Terra. Pertanto, vediamo il sole com’era otto minuti fa. E puoi pensare di andare avanti in quell’universo.

Scott Bailey: Quindi, quando camminiamo sotto le stelle e guardiamo in alto, non vediamo le stelle come sono oggi. Li vediamo come avrebbero potuto essere milioni di anni fa.

Paglia Ambra: Assolutamente.

Scott Bailey: Perché ci è voluto così tanto tempo prima che la luce raggiungesse il suolo.

Amber Straw: Sì, assolutamente.

Scott Bailey: Quanto sappiamo dell’universo?

Amber Straughn: Tutto ciò che sappiamo, tutto ciò che possiamo vedere, io e te, tutto su questo pianeta, tutte le centinaia di miliardi di altre galassie, tutto ciò costituisce solo il 5% circa dell’universo. Il resto, il restante 95%, non abbiamo idea di cosa sia.

Il 95% – l’ignoto – ci circonda ovunque come un fantasma. Quasi l’intero universo è composto da ciò che i fisici chiamano, nella disperazione, materia oscura ed energia oscura. Mai prima d’ora, gli scienziati hanno concluso che devono esistere perché sono la migliore spiegazione di come si formano e si muovono le galassie.

Amber Straw: Quindi, sappiamo che la materia oscura è una specie di impalcatura dell’universo. È – la struttura su cui siedono le galassie. E se non ci fosse materia oscura, non ci sarebbero galassie e non ci saremmo noi.

Scott Bailey: Cosa potrebbe rivelare il telescopio Webb sulla materia oscura?

Amber Straughn: È come se avessimo una storia dell’universo di 14 miliardi di anni fa, ma ci manca quel primo capitolo. Webb è stato progettato specificamente per permetterci di vedere quelle prime galassie che si sono formate dopo il Big Bang. Ora, le galassie nascono e poi si evolvono e cambiano nel tempo, e in questo modo le galassie devono dipendere in modo critico dalla materia oscura. Webb ci permetterà di osservare più in dettaglio l’evoluzione delle galassie.

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Paglia d’Ambra

La promessa della scoperta ha protetto Webb in quello che era già un viaggio infido. Doveva essere lanciato 7 anni fa, ma il ritardo arriva con una macchina ambiziosa. A causa del superamento dei costi, Webb è stato abrogato, nel 2011, dalla Commissione per gli stanziamenti della Camera, ma è stato salvato al Senato. Il suo omonimo è James Webb, il capo della NASA negli anni ’60 che ha fatto della scienza una priorità assoluta.

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– Scott Bailey: Qual è la posta in gioco, cosa sta cavalcando quel razzo con Webb?

Bill Ochs: Quando parli di ciò che è in gioco, è davvero una reputazione per la NASA accettare un lavoro duro come Webb e avere successo.

Il programma è moderato da Bill Ochs e Greg Robinson. Ochs era un ingegnere di Hubble. Robinson ha supervisionato la qualità e le prestazioni alla NASA.

Greg Robinson: Se vuoi essere audace e ottenere la scienza che stiamo cercando, devi fare l’investimento. E risponderà a due grandi domande di astrofisica, da dove veniamo e siamo soli? Non vediamo l’ora di raggiungere questi risultati.

Scott Bailey: Il Web funzionerà?

Greg Robinson: Sì, lo farà. Ho una fiducia molto alta.

Bill Oaks: Sono sicuro al 100%.

Scott Bailey: Perché sicuro al 100%?

Bill Ochs: Perché quando guardo i test che abbiamo fatto nel corso degli anni e il tipo di ingegneria che ho passato, crei un senso di fiducia che sai che funzionerà.

Scott Bailey: Cosa ti preoccupa di più?

Bill Oaks: Avere il telescopio completamente aperto è una tua preoccupazione.

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Bill Oaks e Greg Robinson

L’osservatorio doveva essere piegato in un razzo Ariane 5 largo appena 16 piedi, e oggi è avvolto strettamente come un bocciolo di rosa. In volo, più di 40 sistemi devono prosperare alla perfezione. Inclusa la crema solare mai inventata prima di Amy Lou.

Scott Bailey: I cinque strati saranno piegati e tenuti in posizione con degli spilli. Quanti pin ci sono?

AMY LO: Ci sono 107 di questi dispositivi e i perni di rilascio della membrana che tengono tutti e cinque gli strati installati in questo chassis proprio qui chiamato UPS. Totale 107.

– Scott Bailey: E mentre si sviluppa, quanti di questi potrebbero fallire?

AMY LO: Niente.

Scott Bailey: Niente?

AMY LO: Niente.

Scott Bailey: Nessuno?

AMY LO: Nessuno.

Scott Bailey: Non c’è letteralmente spazio per gli errori.

AMY LO: Stiamo testando e facendo molte analisi per assicurarci che ognuno di loro vada in orbita.

10 miliardi di dollari su quelle unghie. Il telescopio Hubble, che è alto 340 miglia, è accessibile con una chiave inglese. Webb a un milione di miglia di distanza non può essere riparato. Bill Ochs ci ha detto che se qualcosa si rompe, c’è un piano di emergenza.

Bill Ochs: Abbiamo sviluppato algoritmi, fondamentalmente, la chiamiamo luminescenza, scuotiamo un po’ il telescopio e possiamo spostarlo avanti e indietro. Se non funziona, ne abbiamo un altro che chiamiamo giroscopio, che può effettivamente ruotare il telescopio in senso orario o antiorario, per aiutare a scuotere le cose.

Scott Bailey: Farai quello che faccio io con l’hardware quando non funziona, lo scuoterai.

Bill Oaks: Sì, sì, fai lo stesso, sì.

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Heidi Hamill

Se i 107 pin vengono rilasciati, gli specchietti si sincronizzano e 10.000 vanno bene, Webb è limitato a circa 10 anni di carburante per girare e puntare. Il Canada ha contribuito al sistema di targeting che indirizzerà Webb verso meraviglie vicine e lontane. Più di mille astronomi in tutto il mondo si contendono il tempo del telescopio. Heidi Hamill ha ricevuto 100 ore.

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Heidi Hamill: Ho molte domande. Il mio obiettivo speciale sono le cose nel nostro sistema solare.

Hamill ci ha detto che la luce è piena di informazioni. Webb può determinare la chimica di un luogo analizzando le sue lunghezze d’onda della luce.

Heidi Hamill: Qual è il contenuto d’acqua dell’atmosfera di Marte e come cambia nel tempo?

Cosa guida la chimica nell’alta atmosfera di Nettuno? Possiamo vedere se c’è acqua che esce dalle lune di Giove o Saturno? Ci sono un numero infinito di domande a cui voglio una risposta.

Anche l’astrofisica Natalie Batalha ha del tempo sul web. Guarderai pianeti al di fuori del nostro sistema solare.

Natalie Batalha: In media, ogni stella della galassia ha almeno un pianeta. Ciò significa che ci sono più pianeti nella galassia che stelle. Centinaia di miliardi di pianeti.

E con così tanti pianeti là fuori, Batalha è sicuro che Webb potrebbe trovarne alcuni con la chimica e le condizioni di vita.

Natalie Batalha: Succede che c’è un sistema planetario, la stella ha sette pianeti che ruotano attorno ad essa. E la stella è a soli 40 anni luce di distanza, quindi è un ottimo obiettivo da studiare. Ha tre pianeti delle dimensioni della Terra che orbitano in quella che chiamerei la Zona Riccioli d’Oro dove potrebbe esistere la vita.

Scott Bailey: Non troppo caldo, non troppo freddo.

Natalie Batalha: Questa è l’idea. Sì. Questo è anche uno dei primi obiettivi che noteremo usando Webb. E quello che potremo vedere è, c’è anidride carbonica nell’atmosfera? Cosa sono i gas serra? C’è anidride carbonica con metano perché è quello che ha la terra. Quindi, osservando questi componenti chimici, potremmo essere in grado di metterne insieme alcuni se non è solo un pianeta in quella che chiamiamo “zona abitabile”, ma se è davvero un ambiente abitabile.

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Natalie Battaglia

Scott Bailey: E qualcuno potrebbe chiedere: “Perché è importante?”

Natalie Batalha: Il punto finale è porre fine alla solitudine cosmica. Vogliamo sapere se c’è vita là fuori.

Scott Bailey: Dal punto di vista di un ricercatore, Webb è evolutivo o rivoluzionario?

Natalie Batalha: Ogni volta che metti una nuova tecnologia nello spazio, o guardi l’universo con occhi diversi, impari qualcosa di rivoluzionario. Qualcosa che non ti aspetteresti nemmeno. Non so quali saranno queste sorprese, ma la tecnologia è rivoluzionaria. Ci saranno grandi sorprese che ci stupiranno.

Webb sulla soglia di casa a bordo di un razzo dell’ESA. Alcuni, inclusa Amy Lou, potrebbero trattenere il respiro mentre si dispiega nel viaggio di un mese verso la sua stazione intorno al sole. Le prime immagini, in circa sei mesi, saranno convertite da infrarossi invisibili in immagini appropriate per il titolo. Le probabilità sono, ciò che vediamo, non capiremo – la stessa definizione di stupore.

Prodotto da Aaron Wise. Co-produttore, Ian Fleckinger. CBS News Space Analyst, William Harwood. Assistenza alla trasmissione Michel Karim. A cura di Michele Mongola.

Elma Zito

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