Come le prime foto scientifiche di JWST ci stupiranno tutti

In astronomia, studiamo l’universo raccogliendo luce.

Gli astronomi hanno utilizzato questo insieme di immagini monocromatiche, proiettate attorno al bordo, per creare un’immagine a colori (al centro) di un anello di ammassi stellari che circonda il nucleo di NGC 1512. Combinando una serie di immagini scattate a diverse scale di luce, un è possibile produrre immagini a colori ricchi con filtri e dettagli chiave su temperatura, polvere e altro ancora.

(a lui attribuito: NASA, Agenzia spaziale europea, Dan Maoz (Università di Tel Aviv, Israele e Columbia University, USA))

Tuttavia, l’uso della sola luce visibile è incredibilmente limitato.

Sebbene la luce visibile ci dia una visione ricca e varia degli oggetti nell’universo, rappresenta solo una piccola parte dello spettro elettromagnetico. L’intervallo da 0,4 a 0,7 μm, percepibile dalla vista umana, è solo una piccola immagine ottica rispetto all’intervallo di lunghezze d’onda JWST da 0,5 a 28 μm.

(a lui attribuito: Philip Ronan/Wikimedia Commons)

Coprendo solo lunghezze d’onda di 400-700 nanometri, l’astronomia ottica trascura la maggior parte delle caratteristiche.

Andromeda, la grande galassia più vicina alla Terra, mostra un’enorme gamma di dettagli a seconda della lunghezza d’onda, o gamma di lunghezze d’onda, della luce in cui viene vista. Anche il mirino ottico, in alto a sinistra, è un composto di tanti filtri diversi. Apparse insieme, rivelano una sorprendente serie di fenomeni che si trovano in questa galassia a spirale. L’astronomia a più lunghezze d’onda può dare uno sguardo inaspettato a quasi tutti gli oggetti o fenomeni astronomici.

(a lui attribuito: IR: ESA/Herschel/PACS/SPIRE/J. Fritz, U Gent; Raggi X: ESA/XMM-Newton/EPIC/W. Beach, MPE; Ottica: R. Gendler)

Ma l’astronomia a più lunghezze d’onda può rivelare dettagli invisibili.

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La nebulosa Helix, il residuo morente di una stella precedentemente simile al sole, rivela la distribuzione del suo gas nella luce visibile, ma mostra una serie di caratteristiche oscurate che appaiono annodate e segmentate nella luce infrarossa. Le viste a più lunghezze d’onda possono rivelare caratteristiche che non compaiono in un solo insieme di lunghezze d’onda della luce.

(a lui attribuito: ESO/VISTA/J. Emerson. Ringraziamenti: Cambridge Astronomical Survey Unit. Animazione: E-Siegel)

In particolare, le regioni polverose e di formazione stellare ospitano fenomeni sorprendenti in attesa di essere scoperti.

La nebulosa Carina, visibile nel visibile (in alto) e nel vicino infrarosso (inferiore), è stata ripresa dal telescopio spaziale Hubble a una serie di lunghezze d’onda diverse, consentendo di costruire queste due viste molto diverse. Qualsiasi regione di polvere in cui si stanno formando le stelle avrebbe caratteristiche sorprendentemente diverse rivelate guardandole a diverse lunghezze d’onda della luce, e questo aprirebbe la strada a ciò che JWST può e dovrebbe fare.

(a lui attribuito(NASA, ESA e il team Hubble SM4 ERO)

Uno degli obiettivi più famosi di Hubble è Pilastri della creazione.

situato all’interno Nebulosa Aquilac’è una grande corsa cosmica che si conclude lì, a circa 7.000 anni luce di distanza.

Questa visualizzazione 3D della posizione e delle caratteristiche della caratteristica che appare come i pilastri della creazione nella Nebulosa dell’Aquila consiste in realtà di almeno quattro diversi componenti non collegati situati su entrambi i lati di un ricco ammasso stellare: NGC 6611. La materia neutra assorbe e riflette luce stellare, risultando nel suo aspetto unico nelle lunghezze d’onda ottiche.

(a lui attribuito: ESO/M. Kornmeiser)

La luce visibile mostra materia neutra e assorbe e riflette la luce delle stelle circostanti.

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Questa immagine ottica visibile di gran parte della Nebulosa Aquila è stata presa dalla Terra con una configurazione amatoriale nel 2019. Rivela una serie di caratteristiche distintive all’interno, comprese le giovani stelle e le regioni dense e piene di polvere dove si stanno formando nuove stelle. I Pilastri della Creazione, al centro, riflettono e assorbono la luce delle stelle, dando origine al suo aspetto distintivo.

(a lui attribuito: David (Diddy) Dayag / Wikimedia Commons)

All’interno, nuove stelle si stanno attivamente formando e i pennacchi stanno evaporando dall’interno.

Questa visione molto insolita dei pilastri della creazione mostra i limiti delle capacità del telescopio spaziale Hubble: accesso alla radiazione del vicino infrarosso per guardare attraverso la materia neutra dei pilastri e nelle stelle che si formano al loro interno. La maggior parte delle stelle sono oggetti sullo sfondo, dietro i pilastri, ma alcune sono stelle primordiali che si stanno attualmente formando al loro interno.

(a lui attribuito(NASA, ESA/Hubble e Hubble Heritage Team)

All’esterno, la radiazione stellare esterna sta facendo evaporare la materia neutra.

Ruotando e allungando le due iconiche immagini ad alta risoluzione di Hubble della punta più alta dell’asta l’una rispetto all’altra, è possibile sovrapporre le modifiche dal 1995 al 2015. Contrariamente a molte aspettative, il processo di evaporazione è lento e piccolo.

(a lui attribuito: WFC3: NASA, ESA/Hubble, Hubble Heritage Team WFPC2: NASA, ESA/Hubble, STScI, J. Hester, P. Scowen (Arizona State University))

La corsa consiste nel formare nuove stelle all’interno prima che il gas sia completamente esaurito.

I Pilastri della Creazione sono alcuni degli ultimi densi nodi rimasti di materiale neutro di formazione stellare all’interno della Nebulosa Aquila. Dall’esterno, le stelle calde irradiano pennacchi, facendo evaporare il gas. All’interno delle colonne, la materia collassa e si formano nuove stelle, che a loro volta irradiano le colonne dall’interno. Stiamo assistendo agli ultimi momenti di formazione stellare in questa regione.

(a lui attribuito: Roy Levy e Mike Selby / Wikimedia Commons)

Le immagini a coppie di Hubble, separate da 20 anni, mostrano l’evoluzione di questa struttura.

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Questa immagine confronta due viste dei pilastri della creazione della Nebulosa Aquila scattate con Hubble a 20 anni di distanza. La nuova immagine, a sinistra, cattura più o meno la stessa area del 1995, a destra. Tuttavia, l’immagine più recente utilizza la telecamera Wide Field 3 di Hubble, installata nel 2009, per catturare la luce da ossigeno, idrogeno e zolfo incandescenti in modo più chiaro, nonché con un campo visivo più ampio. Le colonne cambiano nel tempo molto lentamente; L’evaporazione dovrebbe richiedere centinaia di migliaia di anni.

(a lui attribuito: WFC3: NASA, ESA/Hubble e Hubble Heritage Team; WFPC2: NASA, ESA/Hubble, STScI, J. Hester e P. Scowen (Arizona State University))

Ma altre lunghezze d’onda della luce rivelano cosa sta succedendo sotto la polvere.

La capacità unica di Chandra di localizzare e localizzare sorgenti di raggi X ha permesso di identificare centinaia di stelle molto giovani e quelle ancora in via di formazione (note come “protostelle”). Le osservazioni agli infrarossi dello Spitzer Space Telescope della NASA e dell’European Southern Observatory indicano che 219 delle sorgenti di raggi X nella Nebulosa Aquila sono giovani stelle circondate da dischi di polvere e gas e che 964 sono giovani stelle senza questi dischi. Se ti stavi chiedendo, non sono stati scoperti resti di supernova; Le colonne non vengono distrutte.

(a lui attribuito: NASA/CXC/INAF/M.Guarcello et al. ; Ottica: NASA/STScI)

lunghezze d’onda dei raggi X, Da Chandra della NASArivela nuove stelle e resti stellari.

Utilizzando Chandra, i ricercatori hanno scoperto più di 1.700 sorgenti di raggi X nel campo della Nebulosa Aquila. Due terzi di queste sorgenti sono probabilmente giovani stelle situate nella nebulosa e alcune possono essere viste in questo piccolo campo visivo attorno ai pilastri della creazione. Sebbene la maggior parte delle fonti non provenga dall’interno dei pilastri stessi, l ‘”occhio” del pilastro più grande corrisponde a una protostella che è circa 5 volte la massa del Sole.

(a lui attribuito: NASA/CXC/INAF/M.Guarcello et al. ; Ottica: NASA/STScI)

Viste nel vicino infrarosso scrutano attraverso la polvere, rivelando le giovani stelle all’interno.

I pilastri della creazione a infrarossi

Questa immagine a infrarossi dei Pilastri della Creazione dal Very Large Telescope dell’ESO, un telescopio terrestre di 8,2 metri, scruta in gran parte attraverso la polvere dei Pilastri della Creazione per rivelare le stelle che si formano all’interno. I display JWST avranno una risoluzione più alta, più dettagliati e copriranno una gamma molto più ampia di lunghezze d’onda.

(a lui attribuito: VLT / ISAAC / McCaughrean e Andersen / AIP / ESO)

Il Gli occhi del lontano infrarosso di Herschel Materia fredda neutra esposta, che in seguito formerà nuove stelle.

Le colonne di Herschel

Questa immagine di Herschel della Nebulosa Aquila mostra l’emissione spontanea della nebulosa di polvere e polvere estremamente fredde come mai prima d’ora. Ogni colore mostra una diversa temperatura della polvere, da circa 10 gradi sopra lo zero assoluto (10 K, o meno 442 gradi Fahrenheit) per il rosso, fino a circa 40 Kelvin, o meno 388 gradi Fahrenheit, per il blu. I pilastri della Creazione sono tra le parti più calde della nebulosa, come rivelato da queste lunghezze d’onda.

(a lui attribuito: ESA/Herschel/PACS/SPIRE/Hill, Motte, HOBYS Key Program Consortium)

Spitzer della NASA ha precedentemente esaminato le lunghezze d’onda JWST.

colonne a infrarossi

Questa vista composita a infrarossi di più canali dal telescopio spaziale Spitzer della NASA, catturata nel 2007, rivela “pilastri della creazione” a destra e “taper” o “fata” a sinistra, simili alle caratteristiche iconiche rivelate da Hubble nelle lunghezze d’onda ottiche. JWST rafforzerà notevolmente queste opinioni e ci mostrerà i dettagli che Spitzer poteva solo sognare.

(a lui attribuito: NASA/JPL-Caltech/N. Flagey (IAS/SSC) e A. Noriega-Crespo (SSC/Caltech))

insieme a Potenza e precisione superiori nella raccolta della luceè l’obiettivo “scientifico in primo luogo” ideale per il JWST.

jost

Sebbene lo Spitzer (lanciato nel 2003) fosse più vecchio del WISE (lanciato nel 2009), aveva uno specchio più grande e un campo visivo più ristretto. Anche la prima immagine JWST a lunghezze d’onda simili, mostrata accanto, può risolvere le stesse caratteristiche nella stessa regione con una precisione senza precedenti. Questa è un’anteprima della qualità della scienza che otterremo con JWST.

(a lui attribuito: NASA e WISE/SSC/IRAC/STScI, a cura di Andras Gaspar)

Mostly Mute Monday racconta una storia astronomica con immagini, immagini e non più di 200 parole. taciturno; sorridi di più.

Giustina Rizzo

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