Cinque esperti della NASA (NASA’s Goddard Space Flight Center), che hanno lavorato per il programma “James Webb Space Telescope” (il telescopio più grande e potente della storia, attualmente situato nel punto di Lagrange L2 a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra), hanno accettato di incontrarci. A rispondere alle nostre domande, sono stati Giuseppe Cataldo (ingegnere aerospaziale), Knicole Colon (astrofisica), Jonathan Gardner (capo del laboratorio di cosmologia), Jeffrey Livas (astrofisico) e Stefanie Milam (astrochimica).
Esiste una rara possibilità che il telescopio James Webb, proprio per la sua delicatezza millimetrica, possa essere influenzato dalle onde gravitazionali? Cosa puoi dirci inoltre sulla materia oscura?
Il telescopio Webb non sarà influenzato dalle onde gravitazionali, almeno non direttamente. L’effetto fisico di un’onda gravitazionale è una deformazione dell’ordine di una parte su 10^21. Ciò significa che, ad esempio, il cambiamento di lunghezza previsto per lo specchio primario del telescopio Webb (che ha un diametro di 6,5 metri) sarebbe 6.5 x 10^-21 metri, o circa 1 x 10^-14 volte la lunghezza di un’onda visibile. Questo è semplicemente un effetto troppo piccolo per fare la differenza. Ci saranno molte cose che cambiano le dimensioni di una quantità maggiore. Per quanto riguarda la materia oscura, Webb sarà in grado di indagarla osservando gli effetti della lente gravitazionale sulle galassie visibili. Poiché Webb può guardare a grandi distanze, sarà in grado di vedere disturbi relativamente piccoli perché c’è semplicemente più materia e quindi più materia oscura nel percorso.
Il telescopio Webb ci dirà qualcosa sul misterioso “Pianeta Nove”?
Strettamente parlando, Webb non potrà cercare il misterioso “Pianeta Nove”. Il suo campo visivo è troppo piccolo e non ottimale per investigazioni del cielo su grandi aree. Tuttavia, se il Pianeta Nove dovesse essere rilevato e la sua orbita ben definita entro la durata di vita di Webb (che ora sembra che sarà più di 10 anni!!!), allora sì! Webb sarebbe lo strumento perfetto per caratterizzare nella sua interezza questo oggetto ai limiti del sistema solare. Con la copertura di lunghezza d’onda, risoluzione e sensibilità di cui è dotato, Webb sarà capace di determinarne la composizione, definirne le dimensioni e possibilmente trovare satelliti o anelli. Come nota a margine, tutto ciò che stiamo programmando di fare con i cosiddetti giganti di ghiaccio e gli oggetti trans-nettuniani o i pianeti minori sarà utile per lo studio del Pianeta Nove: dalla composizione delle nubi nell’atmosfera alla variabilità stagionale alla composizione della superficie e dell’atmosfera stessa.
Puoi dirci per quanto tempo la vita del “James Webb Space Telescope” potrebbe essere prolungata grazie al carburante risparmiato durante il lancio?
Dipende dalla gestione della quantità di moto. Misureremo quanta se ne sarà accumulata a causa della pressione solare sullo scudo termico circa 30 giorni dopo il lancio e dopo di ciò il calcolo della durata della missione sarà più sicuro.
Ipoteticamente, se un giorno avessimo le risorse e le tecnologie per raggiungere il Webb Telescope, saremmo in grado di allungarne la vita, o è impossibile?
Webb non è stato progettato per essere servito in orbita e la NASA attualmente non ha alcun piano per questo. Se la tecnologia lo permettesse tra qualche anno, specialmente considerando la durata potenzialmente estesa della vita di Webb, la NASA potrebbe essere disposta a considerare delle opzioni. Mai dire mai! Tuttavia, questo non verrà senza sfide. Per esempio, Webb non ha tacche di riferimento, che sono solitamente necessarie per guidare i robot mentre si avvicinano alla posizione da raggiungere, o tantomeno delle maniglie come quelle di Hubble, che sono state utilizzate dagli astronauti per aggrapparsi al telescopio ed eseguire correttamente le loro operazioni (anche se quest’ultima opzione è ancora più difficile che si realizzi perché non ci sono programmi per mandare astronauti così lontano).
Quanto distante può spingersi il Telescopio Webb per vedere una leggera atmosfera di un esopianeta?
Come nella domanda 2, Webb non è stato progettato per sondare il cielo e cercare esopianeti ancora sconosciuti. Ci si aspetta, però, da Webb che possa scoprire esopianeti attraverso la tecnica dell’immagine diretta, cioè osservando un gruppo di stelle selezionate e bloccandone la luce per cercare quella debolissima di pianeti che potrebbero potenzialmente orbitare queste stelle. Rimane ancora da vedere quanto Webb sia capace di funzionare in questo modo, ma sicuramente ci aspettiamo che faccia qualche scoperta così, specialmente di pianeti giganti intorno ad alcune delle stelle più luminose e vicine! Ci sono vari programmi che effettueranno ricerche di questo tipo con Webb durante il suo primo anno di osservazioni. Webb osserverà tanti tipi diversi di esopianeti a distanze differenti per studiarne le atmosfere. Più vicino a noi è un esopianeta, più facile sarà farlo. È difficile avere un numero esatto per queste distanze, ma possiamo dire con certezza che questi pianeti saranno tutti all’interno della nostra galassia e tipicamente tutti localizzati entro diverse centinaia di anni luce (dove un anno luce corrisponde approssimativamente a 9.5 mila miliardi di kilometri ed è la distanza percorsa dalla luce in un anno).
Il telescopio Webb potrebbe aiutare i cosmologi a trovare nuove conferme sulla relatività di Einstein, e poi scoprire nuove teorie sulla forma dell’Universo?
Mentre Webb non è lo strumento migliore per testare direttamente la relatività generale di Einstein, la sua sensibilità all’infrarosso sarà molto potente per studiare l’energetica dei buchi neri nei centri delle galassie. Questi processi sono dominati dal regime di gravità forte della relatività generale. Inoltre, Webb darà alcuni contributi alla caratterizzazione dell’energia oscura, che sta fornendo un altro test delle teorie di Einstein.
Potendo vedere la formazione delle prime galassie, e com’è iniziata l’espansione dell’Universo, grazie al telescopio Webb sarà possibile indovinare la forma dell’Universo e dove sta andando?
Il futuro dell’universo sarà determinato dall’energia oscura, che attualmente sta facendo accelerare l’espansione dell’Universo. Se l’espansione dell’universo continuerà ad accelerare, inizierà a decelerare o addirittura si invertirà in un collasso. Dipenderà da come l’energia oscura vari nel tempo. Il successore di Webb, il telescopio spaziale Roman, è stato progettato per fornire informazioni più definitive sull’energia oscura. Tuttavia, Webb giocherà un ruolo importante in questa ricerca attraverso lo studio di supernove lontane.
Il telescopio Webb ci ha insegnato che, con pazienza e duro lavoro, possiamo ottenere grandi risultati. Ma prima di ottenere risultati, devi superare la paura del fallimento. Cosa consigli ai giovani sognatori purché possano superare la paura del fallimento?
Costruire Webb è stato come costruire qualcosa di interamente nuovo per la prima volta in assoluto. Nessuno conosceva le risposte a molte sfide ingegneristiche e, ciò nonostante, la creatività, il lavoro di squadra e il progresso delle conoscenze tecniche hanno contribuito a far progredire lo stato dell’arte in molte aree, portando a diverse novità e quindi ad eliminare molte paure e preoccupazioni. Pensate allo specchio segmentato o allo scudo termico! Per fare ciò, è stato necessario eseguire innumerevoli test per assicurarsi che tutto funzionasse in modo impeccabile. Quindi, tutte queste cose assieme rappresentano modi in cui gli scienziati e gli ingegneri hanno cercato di superare la loro paura del fallimento e garantire la realizzazione di un prodotto praticamente perfetto. La mia raccomandazione ai giovani sognatori, perciò, è proprio quella di sognare in grande e trovare la strada per realizzare questi vostri sogni! Fate bene il vostro lavoro, non tralasciate i dettagli e usate i vostri talenti nel miglior modo possibile. Con ciò, saprete di aver fatto tutto il possibile. Per il resto, a volte ci vuole anche un pizzico di fortuna!
