Webb contro Hubble
Sostituzione di un vecchio telescopio o di un successore?
Webb viene spesso definito un sostituto di Hubble, ma è così
I risultati di Hubble hanno spinto gli scienziati all'ideautilizzare lunghezze d'onda maggiori per "andare oltre" le osservazioni. Gli oggetti più distanti hanno uno spostamento del rosso elevato. Pertanto, è necessario un telescopio a infrarossi per osservare questi oggetti distanti (ad esempio, le prime galassie che si sono formate nell'universo).
Questo è un altro motivo per cui Webb non lo èsostituto di Hubble; le sue capacità non sono identiche. Webb esaminerà principalmente l'Universo nell'infrarosso, mentre Hubble lo studierà principalmente alle lunghezze d'onda ottiche e ultraviolette (sebbene abbia alcune capacità nell'infrarosso).
L'osservazione a infrarossi ti consente di sbirciare dietro la cortina di polvere e vedere cosa c'è dietro.
Perché Webb vede di più?
La luce si propaga lungo una gamma di frequenzespettro elettromagnetico. I nostri occhi si sono evoluti per rilevare una banda dello spettro nota come "luce visibile", il che non sorprende dato che la nostra atmosfera blocca molte altre lunghezze d'onda. Tuttavia, ci sono molte altre forme di luce che non possiamo vedere sia all'interno che all'esterno della nostra atmosfera.
NASA
La luce a infrarossi ha una lunghezza d'onda lunga epuò passare attraverso oggetti nello spazio che sono bloccati dalla luce visibile, come gas e polvere. Questo è il motivo per cui le immagini scattate con telescopi che rilevano le frequenze infrarosse possono evidenziare oggetti al di fuori di quelle nuvole e apparire più nitide di quelle scattate con altri telescopi.
Webb ha anche uno specchio molto più grande di Hubble. Questa ampia area di raccolta della luce consente a Webb di guardare più indietro nel tempo di quanto Hubble sia in grado di fare.
Inoltre, Hubble si trova in un'orbita molto vicina attorno alla Terra e Webb si troverà a 1,5 milioni di km di distanza nel secondo punto di Lagrange (L2).
Webb scatta foto belle come Hubble?
Sì. Oltre al fatto che con il telescopio Webb, gli scienziati potranno vedere ciò che non hanno mai visto prima, i ricercatori avranno l'opportunità di osservare oggetti già scoperti sotto una nuova luce. Letteralmente.
La bellezza e la qualità dell'immagine astronomicadipende da due fattori: nitidezza e numero di pixel nella fotocamera. In entrambi i casi, Webb è molto simile e per molti versi migliore di Hubble. Sebbene le immagini di Webb saranno a infrarossi, possono essere convertite da un computer in un'immagine visibile. Inoltre, può vedere la luce visibile arancione e rossa. Le immagini di Webb saranno diverse, ma altrettanto belle di quelle di Hubble.
Confronta le dimensioni del telescopio
Webb avrà uno specchio primario del diametro di 6,5 m,ciò gli conferisce un'area di raccolta significativamente più ampia rispetto agli specchi disponibili nell'attuale generazione di telescopi spaziali. Lo specchio Hubble è molto più piccolo: 2,4 m di diametro e la sua area di raccolta delle informazioni è di 4,5 m². Per James Webb quest'area è 6,25 volte più grande. Inoltre, Webb avrà un campo visivo significativamente più ampio rispetto alla fotocamera NICMOS di Hubble. Webb sarà in grado di coprire 15 volte più spazio.
Quanto lontano può vedere Webb? E cosa non vede Hubble?
A causa del tempo impiegato dalla luce per viaggiare, più siamo lontani dall'oggetto, più indietro nel tempo guardiamo.
Questa illustrazione confronta diversi telescopi equanto lontano possono vedere. In effetti, Hubble può vedere l'equivalente di "baby galassie", mentre il telescopio Webb può vedere "baby galassie". Uno dei motivi per cui Webb sarà in grado di vedere le prime galassie è perché si tratta di un telescopio a infrarossi.
Più l'oggetto è lontano, più guardiamo indietro.a causa del tempo impiegato dalla luce per viaggiare. Quando guardiamo gli oggetti attraverso un telescopio avanzato, vediamo questi oggetti più o meno come erano quando la luce li ha lasciati per la prima volta 13,6 miliardi di anni fa.
Grazie alla sua capacità di vedere l'UniversoCon la luce infrarossa a lunghezza d'onda più lunga, James Webb sarà in grado di vedere alcune delle galassie più distanti nel nostro Universo, oltre la luce visibile/ultravioletta di Hubble. Questo perché la luce proveniente da oggetti distanti viene allungata dall'espansione del nostro Universo, un effetto noto come spostamento verso il rosso. Pertanto, mentre Hubble è stato in grado di osservare le galassie “piccole”, James Webb inizierà a scrutare la loro nascita.
L'universo (e quindi le galassie in esso)in espansione. Quando parliamo degli oggetti più distanti, entra in gioco Einstein. L'espansione dell'universo significa che lo spazio tra gli oggetti si allunga effettivamente, costringendo gli oggetti (galassie) ad allontanarsi l'uno dall'altro. Inoltre, anche qualsiasi luce in questo spazio si allungherà, spostando la lunghezza d'onda di quella luce verso lunghezze d'onda maggiori. Questo può rendere gli oggetti distanti molto deboli (o invisibili) a lunghezze d'onda visibili della luce, perché questa luce ci raggiunge già come luce infrarossa. I telescopi a infrarossi come Webb sono ideali per osservare queste prime galassie.
Confrontando l'orbita di Webb e Hubble
Il terreno si trova a 150 milioni. km dal Sole e la Luna gira intorno alla Terra ad una distanza di circa 384.500 km. Il telescopio spaziale Hubble orbita attorno alla Terra a un'altitudine di ~ 570 km sopra di esso. In effetti, Webb non ruoterà attorno alla Terra: si troverà a una distanza di 1,5 milioni di km.
Webb orbiterà attorno al Sole a una distanza di 1,5 milioni di chilometri (1 milione di miglia) dalla Terra nel cosiddetto secondo punto di Lagrange o L2. (Nota che questo grafico non è in scala)
Poiché Hubble è nell'orbita terrestre bassa,lo space shuttle è stato in grado di lanciarlo nello spazio. Webb sarà lanciato su un razzo Ariane 5 e, poiché non sarà in orbita terrestre bassa, non è destinato a essere servito da una navetta spaziale.
Lo scudo solare di Webb bloccherà la luce del Sole, della Terra e della Luna. Ciò aiuterà Webb a rimanere calmo e non "distratto" dagli anabbaglianti, che è molto importante per un telescopio a infrarossi.
Quando la Terra ruota attorno al Sole, Webb ruoterà attorno ad esso, ma rimarrà fermo nello stesso punto rispetto alla Terra e al Sole
Funzionalità Webb
Specchi
Il mirror principale di Webb ha 18 segmenti,che lavorano insieme come uno; possono essere tutti personalizzati. I suoi segmenti hanno una massa di ~ 20 kg ciascuno e un'altezza di circa un metro. Il rivestimento degli specchi è così sottile che un capello umano è 1.000 volte più spesso! Ogni segmento ha le sue caratteristiche.
Perché una forma esagonale?
La forma esagonale consente una forma approssimativamente rotondaSpecchio segmentato con "ciclo di lavoro elevato e simmetria sei volte". Un fattore di riempimento elevato significa che i segmenti sono collegati senza spazi vuoti. Se i segmenti fossero rotondi, ci sarebbero degli spazi tra di loro. La cosa buona della simmetria è che 18 segmenti richiedono solo 3 diverse ricette ottiche, 6 per ciascuna (vedere il diagramma a destra sopra). Infine, una forma complessiva approssimativamente circolare dello specchio è desiderabile poiché focalizza la luce nell'area più compatta sui rivelatori. Ad esempio, uno specchio ovale produce immagini allungate in una direzione. Lo specchio quadrato emetteva molta luce dalla zona centrale.
Questo è il modo in cui la luce entrerà nel telescopio Webb.
Sensibilità, risoluzione e lunghezza d'onda del telescopio Webb
Webb è così sensibile che può rilevare la traccia termica di un calabrone alla distanza della Luna e può vedere caratteristiche delle dimensioni di un centesimo americano a una distanza di circa 40 km.
Webb vedrà l'universo sotto una luce invisibileocchio umano. Sebbene sembri essere principalmente luce infrarossa, può anche vedere la luce visibile rossa e dorata. (L'intervallo di lunghezze d'onda di Webb è compreso tra 0,6 e 28,5 micron).
Distribuzione di Webb. Come succederà?
Anche il team di Webb Telescope ha deciso di costruireuno specchio a spicchi su una struttura che si piega per adattarsi al razzo. Lo specchio si aprirà dopo il lancio: ciascuno dei 18 segmenti di specchio di forma esagonale ha un diametro di 1,32 m. Lo specchio secondario di Webb ha un diametro di 0,74 m.
https://www.youtube.com/watch?v=bTxLAGchWnA&feature=youtu.be
Cosa studierà il Webb Telescope?
Le prime stelle e galassie
Con una sensibilità senza precedenti alla luce infrarossa, guarderà indietro nel tempo di oltre 13,5 miliardi di anni per vedere le prime galassie nate dopo il Big Bang.
Come si riuniscono le galassie
Webb aiuterà gli astronomi a confrontare le galassie più deboli e più antiche con le moderne grandi spirali ed ellittiche, aiutandoci a capire come le galassie si assemblano nel corso di miliardi di anni.
Nascita di stelle e sistemi planetari
Webb sarà in grado di vedere attraverso enormi nuvole di polvere, opache alla luce visibile osservatori come Hubble, dove nascono le stelle e i sistemi planetari.
esopianeti
Webb ci dirà di più sulle atmosferepianeti extrasolari, e forse anche trovare i mattoni della vita altrove nell'universo. Oltre ad altri sistemi planetari, Webb studierà anche oggetti nel nostro sistema solare.
Primo incarico di Webb: studierà Giove, i suoi anelli e due affascinanti lune
Team eterogeneo di oltre 40I ricercatori, guidati dall'astronomo Inke de Pater dell'Università della California, Berkeley e Thierry Fouche dell'Osservatorio di Parigi, hanno sviluppato un ambizioso programma di osservazione che condurrà alcune delle prime osservazioni scientifiche di Webb nel sistema solare. Studieranno Giove, il suo sistema di anelli e le sue due lune: Ganimede e Io.
Sarà un esperimento davvero difficilesottolineano gli scienziati. Giove è così luminoso e gli strumenti di Webb sono così sensibili che l'osservazione del pianeta luminoso, dei suoi anelli e delle lune più deboli, sarà un grande test della tecnologia innovativa di Webb.
Giove e le sue tempeste
Oltre a calibrare gli strumenti Webb perla luminosità di Giove, gli astronomi devono anche tenere conto della rotazione del pianeta, perché Giove completa un giorno in sole 10 ore. È necessario unire più immagini in un mosaico per catturare completamente un'area specifica, ad esempio la famosa tempesta nota come Great Red Spot, un'attività che diventa più complicata quando l'oggetto stesso si muove. Mentre molti telescopi hanno studiato Giove e le sue tempeste, il grande specchio di Webb e i potenti strumenti forniranno nuove intuizioni.
I cicloni della tempesta circondano il polo N di Giove, catturato nell'infrarosso dalla sonda Juno della NASA.
Crediti: NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM
Webb esplorerà anche l'atmosfera della regione polare,dove la sonda Juno della NASA ha rilevato ammassi di cicloni. I dati spettroscopici di Webb forniranno molti più dettagli di quanto fosse possibile con precedenti osservazioni, misurazioni di vento, particelle di nuvole, composizione di gas e temperatura.
Gli anelli di Giove
Tutti e quattro i giganti gassosi dei pianeti solarii sistemi hanno anelli, con Saturno che è il più prominente. Il sistema degli anelli di Giove è costituito da tre parti: un anello principale piatto; un alone all'interno dell'anello principale a forma di doppia lente convessa; e un anello sottile esterno all'anello principale. Il sistema degli anelli di Giove è estremamente debole perché le particelle che compongono gli anelli sono così piccole e rare da non riflettere molta luce. Vicino alla luminosità del pianeta, quasi scompaiono, sfidando gli astronomi.
La sonda Galileo della NASA ha catturato un'immagine del sistema di anelli di Giove, incluso un anello sottile esterno diffuso.
Crediti: NASA / JPL / Cornell University
Luna di Giove - Ganimede
Diverse caratteristiche di Ice Ganymede fannoè eccitante per gli astronomi. Oltre ad essere la luna più grande del sistema solare e persino più grande del pianeta Mercurio, è l'unica luna conosciuta ad avere un proprio campo magnetico. Il team sta esplorando le parti più esterne dell'atmosfera di Ganimede, la sua esosfera, per comprendere meglio le interazioni della Luna con le particelle nel campo magnetico di Giove.
Ci sono anche prove che Ganimedepotrebbe esserci un oceano marino salato liquido sotto il suo spesso ghiaccio superficiale, che Webb esplorerà con studi spettroscopici dettagliati di sali superficiali e altri composti. L'esperienza del gruppo nello studio della superficie di Ganimede può essere utile per studiare ulteriormente altri satelliti del gelido sistema solare, presumibilmente con oceani sotterranei, tra cui la luna di Saturno Encelado e la luna di Giove Europa.
Luna di Giove - Io
A differenza di Ganimede, un altro satellite, la squadraesplorerà Io, il mondo più vulcanicamente attivo del sistema solare. La superficie dinamica è coperta da centinaia di enormi vulcani che eclisseranno quelli sulla Terra, così come laghi di lava fusa e pianure alluvionali lisce di lava solidificata. Gli astronomi prevedono di utilizzare Webb per saperne di più sugli effetti dei vulcani di Io sulla sua atmosfera.
Un altro mistero che Webb considererà su Io,È l'esistenza di "vulcani nascosti" che emettono getti di gas senza la polvere riflettente che possono essere rilevati da veicoli spaziali come le missioni Voyager e Galileo della NASA, e quindi passano ancora inosservati. L'elevata risoluzione spaziale di Webb metterà in evidenza i singoli vulcani che in precedenza sarebbero sembrati un grande hotspot, consentendo agli astronomi di raccogliere dati dettagliati sulla geologia di Io.
La sonda Galileo della NASA cattura Io nel mezzo di un'eruzione vulcanica.
Crediti: NASA / JPL / DLR
Webb fornirà anche dati senza precedenti sula temperatura degli hotspot di Io e determinare se sono più vicini al vulcanismo sulla Terra oggi o hanno una temperatura molto più alta, simile all'ambiente sulla Terra nei primi anni dopo la sua formazione. Le precedenti osservazioni della missione Galileo e degli osservatori terrestri hanno accennato a queste alte temperature; Webb continuerà a ricercare e fornire nuove prove che potrebbero risolvere il problema.
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