Il telescopio spaziale James Webb e il lensing gravitazionale per osservare MACS0647-JD

da Hardware Upgrade :

Solo poche ore fa abbiamo scritto della nuova immagine del telescopio spaziale James Webb che ha come soggetto la coppia di galassie IC 1623. Ma gli scienziati vogliono sfruttare al massimo il nuovo strumento scientifico nel corso della sua prima campagna di osservazione e nella giornata di ieri sono stati mostrati i dati e le immagini legate a galassie ben più distanti di IC 1623. Infatti, grazie alla capacità di osservare nell’infrarosso con una risoluzione mai raggiunta prima si è potuti arrivare fino a un periodo 400 anni dopo il Big Bang.

jwst lensing gravitazionale

Click sull’immagine per ingrandire alla massima risoluzione

Nonostante il JWST sia uno strumento relativamente recente (le osservazioni sono iniziate intorno a luglio 2022), è già stato possibile osservare l’Universo primordiale. Un esempio è quello che è stato mostrato intorno alla fine di luglio quando gli scienziati hanno diffuso un’immagine di una galassia a ben 33 miliardi di anni luce dalla Terra (con un’età di 13,4 miliardi di anni). In quel caso si trattava di GLASS-z13. Gli studi di questo genere di oggetti celesti non si è fermato e ora è arrivato il primo studio riguardante l’oggetto celeste chiamato MACS0647-JD. Ecco quello che sappiamo.

Il telescopio spaziale James Webb e le novità su MACS0647-JD

L’ammasso di galassie MACS0647-JD oggetto del nuovo studio non è stato scoperto grazie al JWST. In realtà era già noto da diversi anni visto che la prima osservazione è stata realizzata nel 2012 grazie al telescopio spaziale Hubble (nella campagna Cluser Lensing & Supernova survey) e al lavoro della squadra guidata dall’astronomo Dan Coe. Il nuovo telescopio spaziale ha però diverse “frecce al suo arco” per poter fornire nuove informazioni e dati per comprendere al meglio il fenomeno e più in generale lo sviluppo dell’Universo primordiale.

jwst lensing

Le differenze nella rilevazione tra HST e JWST

La scoperta è stata possibile anche grazie all’effetto del lensing gravitazionale fornito dall’ammasso di galassie conosciuto come MACS0647. La sua massa permette di ingrandire gli oggetti che si trovano alle sue spalle consentendo ai ricercatori di avere una visione migliore pur con alcuni “artefatti”. L’ammasso di galassie più vicino ha infatti riprodotto per tre volte le strutture di MACS0647-JD (dove JD significa J-band dropout, ossia la tecnica impiegata per individuarlo, dove non viene mostrato segnale nell’infrarosso a 1,2 µm). I tre elementi sono contraddistinti dai codici JD1, JD2 e JD3 (il fattore di ingrandimento è otto, cinque e due, rispettivamente).

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Il redshift (spostamento verso il rosso) di questo oggetto è pari a 11 e la sua datazione lo riporta indietro fino circa 400 milioni di anni dopo il Big Bang. Per quanto possa sembrare un tempo molto lungo in termini umani, si tratta di un Universo giovane dove c’è ancora molto da scoprire. Con Hubble era stato possibile individuare solo un unico oggetto, ma grazie alle potenzialità del telescopio spaziale James Webb si è scoperto che gli oggetti erano almeno due. Come spiegato da Dan Coe (co-autore anche del nuovo studio) potrebbe trattarsi di due galassie distinte oppure di due ammassi stellari separati da una distanza di circa 400 parsec. Questa potrebbe essere anche la fusione di galassie meno recente mai osservata. La discussione è ancora aperta. Le prime indicazioni indicano come i due oggetti dovrebbero essere grandi circa 100 milioni di masse solari (con uno dei due che potrebbe arrivare anche oltre le 200 milioni di masse solari).

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L’autore dello studio Tiger Yu-Yang Hsiao ha aggiunto che i due oggetti hanno caratteristiche diverse. Sembrerebbe che uno abbia una formazione stellare più giovane (al tempo) e senza polvere mentre il secondo sarebbe meno recente e con più polvere. Inoltre le masse dei due oggetti sarebbero diverse. Siamo però solo all’inizio.

Attualmente gli scienziati hanno utilizzato NIRCam del telescopio spaziale James Webb per le osservazioni. In particolare i filtri impiegati riguardano le lunghezze d’onda a 1,15 µm, 1,5 µm, 2,2 µm, 2,77 µm, 3,56 µm e 4,44 µm (F115W, F150W, F200W, F277W, F356W, F444W). Ai primi due è stato assegnato il colore blu, ai successivi due il colore verde e agli ultimi due il rosso. A gennaio 2023 sono comunque previste analisi attraverso NIRSpec e il filtro F480M di NIRCam che dovrebbero fornire i dati più importanti per quanto riguarda le caratteristiche dei due oggetti. Come sempre, questo è solo l’inizio e JWST fornirà moltissime informazioni sia su corpi celesti più vicini alla Terra ma permetterà anche di “scavare” nel passato dell’Universo.


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