Il telescopio spaziale James Webb: esplorazione dell'universo infrarosso

Il telescopio spaziale James Webb è anch detto o JWST. È un telescopio spaziale per l’astronomia a raggi infrarossi. Fu mandato in orbita il 25 dicembre 2021. È nato dalla collaborazione tra la NASA e la ESA. Viene chiamato “Next Generation Space Telescope” (NGST, “successore di Hubble”). È stato intitolato a James Webb, secondo amministratore della NASA.

Caratteristiche tecniche del telescopio

Ha un innovativo specchio primario di 6,5 metri. È utile per studiare lunghezze d’onda nella banda infrarossa. Ha anche uno scudo per proteggerlo da luce e calore, garantendo comunicazioni continue con il centro di controllo.
Le sue tecnologie innovative includono uno specchio primario costituito da 18 specchi esagonali in berillio ultraleggero e un’amipa schermatura romboidale a cinque strati (separati dal vuoto) in Kapton, che garantisce stabilità alle escursioni termiche a cui gli strumenti sono sottoposti.

Webb è fornito di un impianto criogenico (cryocooler) per il raffreddamento dei rii nel medio infrarosso e di micro-otturatori che consentono di selezionare determinati spettri di luce durante la simultanea di una osservazione. Ciò permette di analizzare fino a 100 oggetti allo stesso tempo nello spazio profondo, arrivando a un’ampiezza visuale di 3,2 x 3,3 minuti d’arco.

Componenti del sistema JWST

L’osservatorio è la componente spaziale del sistema JWST. Comprende anche i sistemi a terra. È formato da tre elementi:

Strumentazione scientifica integrata (ISIM, Integrated Science Instrument Module). Riceve i dati fornitegli dall’OTE. I componenti elettronici' elaborano frequenze dell’infrarosso. Devono operare a bassa temperatura, mantenuta dal sistema criogenico sotto i 50 K. È costituita da:


• MIRI (Mid-InfraRed Instrument)

• NIRSpec (Near-InfraRed Spectrograph)

• NIRCam (Near-InfraRed Camera)

• FGS/NIRISS (Fine Guidance Sensor/ Near InfraRed Imager Slitless Spectrograph)

Telescopio ottico e struttura

Telescopio ottico (OTE, Optical Telescope Element). È l’occhio dell’osservatorio e raccoglie la luce per inviarla agli strumenti scientifici nel modulo ISIM. Contiene:


• Specchio primario e struttura portante (Backplane)

• Specchio secondario e struttura portante

• Sottoinsieme ottico (AFT)

Sistema navicella


• Schermo solare (Sunshield). Questo separa la parte del telescopio direttamente colpita dai raggi solari (l’intero osservatorio) dai componenti elettronici

• Sottoinsieme navigatore (Spacecraft Bus), ovvero la navicella, che fornisce le funzioni di supporto per il funzionamento dell’osservatorio e integra i principali sottoinsiemi necessario al funzionamento del veicolo spaziale: il sistema di energia elettrica, si controllo dell’assetto, di comunicazione, di comando e gestione dei dati, di propulsione e quello di controllo termico.

• Pannelli solari, antenna di comunicazione e altri strumenti di controllo e orientamento del telescopio.

Obiettivi di ricerca del JWST

Il JWST è un telescopio general-purpose, con ricerche tra settori astronomici, astrofisici e cosmologici e saranno incentrate su alcuni temi principali:

Cosmologia e struttura dell'universo: prima luce: il JWST consentirà, mediante osservazioni ad infrarosso, di approfondire lo studio delle galassie più lontane per poi rappresentare l’evoluzione dell’Universo, che si modifica sotto l’influenza della gravità della materia in esso. Tramite l’osservazione di remote supernove e di distorsioni nelle forme delle galassie si approfondiranno gli studi sulla materia ed energia oscura.


Si potrà approfondire la teoria sulla reionizzazione, il periodo primordiale dell’Universo in cui l’idrogeno neutro sarebbe roionizzato in seguito alla crescente radiazione delle prime stelle massicce. In seguito al raffreddamento dell’universo, protoni e neutroni si combinarono in atomi ionizzati di idrogeno e deuterio. Quest’ultimo fu ulteriormente fuso in elio-4 e conseguente materiale delle prime stelle massicce, grazie alla forza di gravità, e poi esplose come supernovae.

Origine ed evoluzione delle galassie

Origine ed evoluzione delle prime galassie: sondare la regione infrarossa ad altissima sensibilità permetterà di catturare la luce debole, spostata verso il rosso, degli oggetti più antichi e lontani e di indagare sulla presenza di buchi neri e sulla loro massa.


Webb sarà in grado di vedere i cluster, particelle multiatomiche, delle prime stelle formatesi in seguito alla costituzione degli elementi chimici più pesanti e osserverà le fasi costitutive dell’Universo, a seguito dell’esplosione di queste in supernove.

Nascita e formazione di stelle

Nascita e formazione di stelle e pianeti: JWST sarà in grado di penetrare le nubi di polvere nei dischi proto-stellari. Ciò grazie allo studio dei parametri che caratterizzano la massa di una stella in formazione e di oggetti di massa minore (nane brune e pianeti gioviani). Questi ultimi non raggiungono lo stato di aggregazione necessario per permettere una formazione stellare.

Evoluzione dei sistemi planetari

Evoluzione dei sistemi planetari e condizioni per la vita: grazie alla tecnica dei transiti e della velocità radiale, si potranno stimare le masse di esopianeti e studiare le loro atmosfere, cercando anche eventuali biofirme. I coronografi consentiranno di visualizzare direttamente in banda infrarosso di esopianeti vicino a stelle luminose. La spettroscopia, analizzando la luce riflessa degli esopianeti e separandola in lunghezze d'onda distinte, permetterà di identificare i loro componenti chimici. Ciò permetterà di definire le componenti atmosferiche. Il James Webb potrà cercare biomarcatori chimici, come ozono e metano, generati da processi biologici.