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Una marea di galassie per Webb

A crowded field of galaxies throngs this Picture of the Month from the NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope, along with bright stars crowned with Webb’s signature six-pointed diffraction spikes. The large spiral galaxy at the base of this image is accompanied by a profusion of smaller, more distant galaxies which range from fully-fledged spirals to mere bright smudges. Named LEDA 2046648, it is situated a little over a billion light-years from Earth, in the constellation Hercules. One of Webb’s principle science goals is to observe distant — and hence ancient — galaxies to understand the details of their formation, evolution, and composition. Webb’s keen infrared vision helps the telescope peer back in time, as the light from older, more distant galaxies is redshifted towards infrared wavelengths. Comparing these galactic fossils to modern galaxies will help astronomers understand how galaxies grew to form the structures we see in the universe today. Webb will also probe the chemical composition of thousands of galaxies to shed light on how heavy elements were formed and built up as galaxies evolved.  To take full advantage of Webb’s potential for galaxy archeology, astronomers and engineers must first calibrate the telescope’s instruments and systems. Each of Webb’s instruments contains a labyrinthine array of mirrors and other optical elements that redirect and focus starlight gathered by Webb’s main mirror. This particular observation was part of the commissioning campaign for Webb’s Near-InfraRed Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS). As well as performing science in its own right, NIRISS supports parallel observations with Webb’s Near-InfraRed Camera (NIRCam). NIRCam captured this galaxy-studded image while NIRISS was observing the white dwarf WD1657+343, a well-studied star. This allows astronomers to interpret and compare data from the two different instruments, and to characterise the performance of NIRISS. [Image description: Many stars and galaxies lie on a dark background, in a variety of colours but mostly shades of orange. Some galaxies are large enough to make out spiral arms. Along the bottom of the frame is a large, detailed spiral galaxy seen at an oblique angle, with another galaxy about one-quarter the size just beneath it. Both have a brightly glowing core, and areas of star formation which light up their spiral arms.] Links Wider view of LEDA 2046648

Una profusione di galassie di diversa natura e forma, da quelle più distanti che appaiono come piccoli puntini luminosi a quelle più vicine e ammirabili, al contrario, come vere e proprie spirali scintillanti. È la marea galattica in cui è immersa LEDA 2046648, galassia a spirale protagonista di un’immagine appena rilasciata dal telescopio James Webb. 

‘Adagiata’ nella parte inferiore dell’immagine e con un’angolazione obliqua, LEDA 2046648 spicca tra la ‘folla’ con un dettaglio sorprendente, risultando così luminosa da mostrare nitidamente i suoi singoli bracci a spirale e il suo nucleo scintillante. Un dettaglio impressionante se si considera che la galassia, situata nella costellazione Ercole, si trova a più di 1 miliardo di anni luce di distanza dalla Terra.

Poco sotto LEDA 2046648 compare un’altra galassia a spirale, grande circa un quarto della galassia sovrastante, mostrata tuttavia già con una chiarezza sufficiente a far riconoscere le sue caratteristiche morfologiche.

Lo scatto è stato realizzato dalla NirCam del telescopio spaziale di Nasa, Esa e Csa, durante la campagna di messa in funzione di un altro strumento a bordo: il Near-InfraRed Imager and Slitless Spectrograph (Niriss). Oltre a svolgere attività scientifiche in proprio, Niriss supporta le osservazioni parallele della NirCam.

La galassia a spirale è stata osservata da NirCam mentre Niriss scrutava la nana bianca WD1657+343. L’immagine con LEDA 2046648 protagonista risale presumibilmente a prima del 15 gennaio, quando Niriss ha subito un’anomalia che ha messo fuori uso lo strumento. WD1657+343, nana bianca ben studiata, è stato il campo di prova su cui il James Webb ha calibrato lo strumento Niriss, il quale è tornato a operare efficientemente lo scorso 30 gennaio.

Se LEDA 2046648 si mostra con grande nitidezza e dettaglio, i veri target del James Webb sono le galassie ben più distanti: quelle dell’universo primordiale la cui luce è partita circa 300 milioni di anni dopo il Big Bang, offrendo così una visione più profonda della storia del cosmo.

Per guardare così indietro nel tempo, lo sguardo all’infrarosso del James Webb risulta fondamentale in quanto, nel suo viaggio di molti miliardi di anni, la luce subisce il processo noto come redshift, ossia le sue lunghezze d’onda si spostano verso l’estremità rossa dello spettro elettromagnetico a causa dell’espansione dell’universo.

La capacità del Webb di rilevazione nell’infrarosso è quindi la chiave per cogliere la struttura di queste galassie antiche e lontane.
Dalla comparazione tra queste e le galassie a noi molto più vicine, gli astronomi comprenderanno l’evoluzione percorsa dai sistemi galattici nella storia dell’universo.

Immagine in evidenza: la galassia a spirale LEDA 2046648 fotografata dallo strumento NirCam del James Webb durante la recente campagna di messa in funzione di Niriss. Crediti: Esa/Webb, Nasa & Csa, A. Martel

Giuseppe Nucera: Comunicatore scientifico e Multimedia producer. Laureato in Sociologia, ho conseguito il Master in Comunicazione della Scienza e dell'Innovazione Sostenibile dell'Università Milano-Bicocca. Dal 2012 collaboro con diverse agenzie editoriali e pubbliche per comunicare online ricerche e progetti scientifici.