Il telescopio WebB ci farà rivedere i nostri concetti di spazio e tempo

Come useremo il telescopio spaziale James Webb, lo “strumento” a caccia di domande. Il nuovo telescopio spaziale Webb ci ha inviato immagini che hanno incantato anche i profani delle scienze spaziali, ma che cosa dicono quelle foto? E, soprattutto, perché sono così importanti? Lo abbiamo chiesto a Roberto Ragazzoni, direttore dell’Osservatorio INAF di Padova.

Direttore, le immagini di Webb, se paragonate alle stesse inquadrature di Hubble, sono incredibilmente definite. Che cosa si vede in più, dal punto di vista scientifico?

"Il diametro complessivo del telescopio, una volta che tutti i suoi specchi sono allineati e al posto giusto, assieme la lunghezza d’onda d’osservazione, compongono la definizione dell’immagine, la finezza dei dettagli che si possono cogliere. E non c’è storia, il diametro complessivo di 6,5 metri consente di vedere dettagli quasi tre volte maggiori a parità di lunghezza d’onda. Vero è che Hubble osservava lo spazio anche nello spettro dell’ultravioletto, ma nonostante questo il livello di dettaglio di Webb è nettamente maggiore. Inoltre, il nuovo telescopio si spinge inoltre nello spettro dell’infrarosso più lontano, dove alberga la luce delle galassie più lontane o quella delle molecole più grandi e complesse, aprendo scenari inediti per la ricerca".

Che cosa si intende per infrarosso più lontano?

"Da terra questo tipo di infrarosso viene detto “termico” perché tutto ciò che ha temperature normali emette radiazioni su quelle lunghezze d’onda. Con telescopi terrestri diventa quindi difficilissima l’osservazione. È come costruire un telescopio per osservare oggetti debolissimi e poi tutto ciò di cui è costruito il telescopio o l’edificio che lo ospita, brilli di luce propria rovinando l’osservazione. È anche uno dei motivi per i quali il James Webb è stato posizionato così distante dalla Terra, e per il quale è stato dotato di cinque scudi in materiale Mylar per tenerlo costantemente all’ombra del Sole. A queste lunghezze d’onda si possono fare osservazioni altrimenti impossibili".

Come utilizziamo questa caratteristica?

"Che le galassie più lontane si allontanino lo sappiamo anche dalla musica pop. Questo fenomeno porta con sé la conseguenza che la luce delle sue stelle, quando al di sotto di una certa lunghezza d’onda, sia inevitabilmente spostata progressivamente verso il rosso, fino a rendere le galassie più distanti praticamente invisibili alla luce normale. L’infrarosso termico è quindi anche la regione dove si possono analizzare le molecole più grandi e complesse, tra le quali quelle che caratterizzano la vita. Riuscire a misurare la composizione di mondi lontani dal nostro con questo telescopio è una delle sue sfide annunciate".

Siamo rimasti incantati dalla foto diffusa da Biden, ma nel concreto che cosa vediamo?

"Al di là dell’aspetto estetico e di quello numerico, quante galassie e quindi quanti innumerevoli mondi sono fotografati in quello scatto, la cosa che mi ha immediatamente colpito è notare la moltitudine di immagini multiple di galassie che si trovano al di là di quelle già relativamente lontane che appaiono in primo piano. La loro luce è stata deviata dalla presenza delle seconde e vediamo tante galassie nel posto dove in effetti sono, e tanti archetti di colore sempre più vicino all’infrarosso più estremo. La luce di queste galassie, probabilmente tra le prime formatesi dopo il big bang, ha attraversato l’universo intero per giungere fino a noi".

Ma questa luce arriva direttamente a noi come quella dei lampioni stradali?

"Con queste distanze in gioco il percorso della luce non avviene più in linea retta. La posizione e il numero di queste immagini dipendono da quali masse hanno incontrato nel loro lungo cammino ed in ultima analisi sono un modo per misurare la forma dello spazio-tempo. Addirittura, alcune di queste immagini appartengono a tempi diversi. Potremmo vedere lo stesso mondo contemporaneamente in due o quattro epoche differenti. Quando si ha a disposizione un telescopio capace di sbriciare i confini del tutto, bisogna abituarsi a convivere con concetti del tempo e dello spazio differenti da quelli a cui siamo abituati. Anche se quello che vediamo non è più la disposizione reale di come sono disposte le galassie, ma assistiamo a una serie di miraggi, questo in realtà ci dà il grande vantaggio di poter provare come siano “fatti” lo spazio e il tempo, un’area in cui non sono da escludersi sorprese".

Se dovessimo pensare alle risposte che ci darà Webb, per importanza, queste quali sarebbero? Ovvero a proposito di che cosa?

"Anni fa Jerry Nelson, il progettista di uno dei telescopi più grandi del mondo, il Keck, che insieme con Horn D’Arturo in anni meno recenti, fu un pioniere nell’uso degli specchi segmentati come quelli che sono montati a bordo del James Webb, face un’analisi di quali scoperte hanno reso famoso questo o quel telescopio. Chi più chi meno avevano sbalordito gli astronomi e qualche volta il mondo intero con le loro scoperte, ma tutti erano accomunati dallo stesso fato: in nessun caso divennero famosi per il tipo di osservazioni per il quale furono progettati né per il quale riuscirono ad avere i fondi necessari per costruirli. Certamente potremo capire come si sono formate le prime galassie, cercare i mattoni della vita nelle nebulose da cui si formeranno nuovi sistemi solari, o nelle atmosfere di pianeti attorno a stelle diverse dal nostro Sole. Sono tre degli esempi di osservazioni a portata del James Webb. Non ho dubbi che la scoperta più importante che farà il Webb sarà quella che ancora non ci siamo posti come domanda, e che metteremo a fuoco nei prossimi, intensissimi, anni di lavoro del telescopio".