Questa settimana il team Webb ha continuato a fare progressi nell'allineamento del telescopio al Strumento NIRCam. Tra l'acquisizione dei dati e la comprensione dei componenti ottici, continuiamo a controllare gli strumenti scientifici. Il Strumento NIRSpec include una matrice di micro-otturatore di un quarto di milione di finestre mobili in miniatura, ciascuna di dimensioni 0.1 x 0.2 millimetri. L'array microshutter consente agli scienziati di mirare a galassie specifiche nei campi che stanno studiando, chiudendo le finestre sullo sfondo o altri oggetti che contaminerebbero gli spettri. Abbiamo iniziato a testare il meccanismo e l'elettronica che controllano e azionano i micro-otturatori.
Nelle ultime settimane abbiamo condiviso una tecnica per modellare teoricamente l'universo primordiale. Oggi discuteremo un programma di osservazione per aiutarci a rispondere ad alcune di queste domande. Massimo Stiavelli, capo del Webb Mission Office presso lo Space Telescope Science Institute, ci racconta le sue pianificate indagini sulle prime stelle e galassie:
“La composizione chimica dell'universo primordiale, subito dopo il big bang, è il prodotto dei processi nucleari che hanno avuto luogo nei primi minuti di esistenza dell'universo. Questi processi sono noti come "nucleosintesi primordiale". Una delle previsioni di questo modello è che la composizione chimica dell'universo primordiale è in gran parte idrogeno ed elio. C'erano solo tracce di elementi più pesanti, che si sono formati più tardi nelle stelle. Queste previsioni sono compatibili con le osservazioni e sono in effetti una delle prove chiave a sostegno del modello del big bang caldo.
“Le prime stelle si sono formate da materiale con questa composizione primordiale. Trovare queste stelle, comunemente soprannominate le "prime stelle" o le "stelle della terza popolazione", è un'importante verifica del nostro modello cosmologico ed è alla portata del telescopio spaziale James Webb. Webb potrebbe non essere in grado di rilevare singole stelle dall'inizio dell'universo, ma può rilevare alcune delle prime galassie contenenti queste stelle.
“Un modo per confermare se stiamo trovando le prime stelle è misurare con precisione le metallicità di galassie molto distanti. Il termine astronomico, metallicità, è una misura della quantità di materiale più pesante dell'idrogeno e dell'elio, quindi una galassia a bassa metallicità indicherebbe che era composta da queste "prime stelle". Una delle galassie più lontane scoperte finora, nota come MACS1149-JD1, è confermata a redshift 9.1 ed emetteva la luce che vediamo quando l'universo aveva solo 600 milioni di anni. La luce di questa lontana galassia viaggia da allora e ci sta raggiungendo solo ora.
“Nel primo anno di scienza Webb, ho un programma di osservazione per studiare questa galassia e determinarne la metallicità. Lo farò tentando di misurare il rapporto nella forza di due linee spettroscopiche emesse da ioni ossigeno, originariamente emessi a luce visibile viola-blu e blu-verde (lunghezze d'onda del frame di riposo a 4,363 angstrom e 5,007 angstrom). Grazie al redshift cosmologico, queste linee sono ora rilevabili alle lunghezze d'onda dell'infrarosso che Webb può vedere. L'uso di un rapporto di due linee dello stesso ione può fornire una misura squisita della temperatura del gas in questa galassia e, attraverso modelli teorici relativamente semplici, fornirà una misura robusta della sua metallicità.
“La sfida è che una di queste linee è solitamente estremamente debole. Tuttavia, questa linea tende a rafforzarsi a una metallicità inferiore. Quindi, se non riusciamo a rilevare la linea e misurare la metallicità per MACS1149-JD1, ciò significherebbe probabilmente che è già stato arricchito dagli elementi più pesanti e dobbiamo guardare oltre e più a fondo. Sia che utilizzi i miei dati o con programmi futuri, mi aspetto pienamente che durante la sua vita operativa Webb sarà in grado di trovare oggetti con metallicità sufficientemente bassa da contenere chiavi per comprendere la prima generazione di stelle".
Massimo Stiavelli, Capo Ufficio Missione Webb, Space Telescope Science Institute
Scritto da:
- Jonathan Gardner, vice scienziato senior del progetto Webb, NASAil Goddard Space Flight Center
- Alexandra Lockwood, scienziata del progetto per le comunicazioni scientifiche Webb, Space Telescope Science Institute
