40 Ricercatori, Un Potente Telescopio, Un Solo Obiettivo: Giove!

Oltre a calibrare gli strumenti Webb per la luminosità di Giove, gli astronomi devono anche tener conto della rotazione del pianeta, perché Giove completa un giorno in sole 10 ore. (Immagine: NASA / JPL / Università dell'Arizona)

Giove, che prende il nome dal re degli antichi dei romani, è al comando di una versione a scala ridotta del nostro sistema solare, fatta anch’essa di satelliti che ruotano; sono stati i loro movimenti che, all’inizio del XVII secolo, hanno convinto Galileo Galilei che la Terra non è il centro dell’universo. Più di 400 anni dopo, un team d astronomi utilizzerà il telescopio spaziale James Webb della NASA per osservare Giove e il sistema solare, spingendo al massimo delle loro capacità gli strumenti dell’osservatorio e ponendo le basi per una scoperta scientifica di vasta portata.

luna Io Giove
La luna Io orbita intorno a Giove in questa immagine della navicella Cassini della NASA. Giove e Io appaiono ingannevolmente vicini in questa immagine, quando in realtà la luna è in orbita a 350 mila chilometri dal pianeta gigante gassoso. (Immagine: NASA / JPL / Università dell’Arizona)

Un team eterogeneo di oltre 40 ricercatori, guidato dagli astronomi Imke de Pater dell’Università della California, Berkeley e Thierry Fouchet dell’Observatoire de Paris, ha progettato un ambizioso programma di osservazione che condurrà alcune delle prime osservazioni scientifiche di Webb nel sistema solare – studiando Giove, il suo sistema ad anello e due delle sue lune – Ganimede e Io. De Pater ha detto:

Sarà un esperimento davvero impegnativo. Giove è così luminoso, e gli strumenti di Webb sono così sensibili, che osservare sia il pianeta luminoso che i suoi anelli e le sue lune più deboli sarà un’eccellente prova di come ottenere il massimo dalla tecnologia innovativa di Webb.

Giove

Oltre a calibrare gli strumenti Webb per la luminosità di Giove, gli astronomi devono anche tener conto della rotazione del pianeta. Giove completa infatti un giorno in sole 10 ore. Dunque, per catturare completamente una certa area – la famosa tempesta conosciuta come la Grande Macchia Rossa, per esempio – diverse immagini devono essere unite insieme in un mosaico. Il compito è reso più difficile in quanto l’oggetto stesso è in movimento. Mentre molti telescopi hanno studiato Giove e le sue tempeste, il grande specchio di Webb e suoi potenti strumenti forniranno nuovi spunti. De Pater ha detto:

Sappiamo che l’atmosfera subito sopra il Grande Punto Rosso è più fredda di altre zone di Giove, ma ad altitudini più elevate, nella mesosfera, l’atmosfera sembra essere più calda. Useremo Webb per indagare su questo fenomeno.

tempeste di cicloni
Le tempeste di cicloni circondano il Polo Nord di Giove, catturato dalla navicella spaziale Juno della NASA.
(Immagine: NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM)

Webb esaminerà anche l’atmosfera della regione polare, dove la navicella spaziale Juno della NASA ha scoperto raggruppamenti di cicloni. I dati spettroscopici di Webb forniranno molti più dettagli di quanto sia stato possibile in passato, misurando venti, particelle di nubi, composizione dei gas e temperatura. Le future osservazioni del sistema solare dei pianeti giganti con Webb beneficeranno delle lezioni apprese in queste prime osservazioni del sistema gioviano. Il team ha il compito di sviluppare metodi per lavorare con le osservazioni Webb dei pianeti del sistema solare. Tali metodi potranno essere utilizzati in seguito da altri scienziati.

Gli anelli

Tutti e quattro i pianeti giganti gassosi del sistema solare hanno anelli, di cui quello di Saturno è il più prominente. Il sistema di anelli di Giove è composto da tre parti: un anello principale piatto; un alone all’interno dell’anello principale, a forma di lente a doppia convessità e l’anello gossamer, esterno all’anello principale. Il sistema di anelli di Giove costituisce una sfida per il team. È infatti eccezionalmente debole perché le particelle che compongono gli anelli sono così piccole e sparse che non riflettono molta luce. Dunque, accanto alla luminosità del pianeta, praticamente scompaiono. Il co-investigatore Michael Wong dell’Università della California, Berkeley, ha detto:

Stiamo davvero spingendo le capacità di alcuni strumenti Webb al limite per ottenere una nuova serie di osservazioni uniche.

sistema anelli Giove luce spazio
La navicella spaziale Galileo della NASA ha catturato un’immagine del sistema di anelli di Giove, compreso l’anello gossamer esterno diffuso. (Immagine: NASA / JPL / Cornell University)

Il team sperimenterà strategie di osservazione per affrontare la luce diffusa di Giove. Costruirà inoltre modelli per l’uso da parte di altri astronomi, compresi quelli che studiano gli esopianeti in orbita intorno alle stelle luminose. Il team cercherà di fare nuove scoperte anche negli anelli. De Pater ha notato che potrebbero esserci «lunette effimere» non scoperte nel sistema dinamico degli anelli, e potenziali increspature nell’anello da impatti di comete, come quelli osservati e ricondotti all’impatto della cometa Shoemaker-Levy 9 nel 1994.

Ganimede

Diverse caratteristiche di Ganimede lo rendono affascinante per gli astronomi. È la luna ghiacciata più grande del sistema solare, più grande anche del pianeta Mercurio. INoltre è l’unica conosciuta ad avere un proprio campo magnetico. Il team indagherà le parti molto esterne della sua atmosfera e la sua esosfera. L’obiettivo è capire meglio l’interazione della luna con le particelle del campo magnetico di Giove.

Ci sono anche prove che Ganimede può avere un oceano liquido di acqua salata sotto il suo spesso ghiaccio superficiale. Webb indagherà ciò, tramite uno studio spettroscopico dettagliato dei sali superficiali e di altri composti. L’esperienza del team che studia la superficie di Ganimede potrebbe essere utile per lo studio futuro di altre lune del sistema solare ghiacciato sospettate di avere oceani sotterranei. Esempi sono la luna di Saturno Encelado e il satellite Jovian Europa.

Io

In drammatico contrasto con Ganimede è l’altra luna che il team studierà, Io. È il mondo più attivo a livello vulcanico del sistema solare. La superficie dinamica è ricoperta da centinaia di enormi vulcani che farebbero sparire quelli sulla Terra, così come laghi di lava fusa e piane alluvionali lisce di lava solidificata. Gli astronomi hanno intenzione di usare Webb per saperne di più sugli effetti dei vulcani di Io sulla sua atmosfera. De Pater ha detto:

C’è ancora molto che non sappiamo sulla struttura della temperatura atmosferica di Io, perché non abbiamo avuto i dati per distinguere la temperatura a diverse altitudini. Sulla Terra diamo per scontato che quando si sale su una montagna, l’aria diventa più fredda – sarebbe lo stesso su Io? Al momento non lo sappiamo, ma Webb potrebbe aiutarci a scoprirlo.

I suoi vulcani invisibili

Un altro mistero che Webb indagherà su Io è l’esistenza di «vulcani invisibili», che finora non sono stati rilevati. Infatti emettono pennacchi di gas privi della polvere che riflette la luce, a sua volta rilevabile da veicoli spaziali come le missioni Voyager e Galileo della NASA. L’alta risoluzione spaziale di Webb sarà in grado di isolare i singoli vulcani che prima sarebbero apparsi come un unico grande hotspot, permettendo agli astronomi di raccogliere dati dettagliati sulla geologia di Io.

luna Io Giove
La navicella spaziale Galileo della NASA cattura Io nel bel mezzo di un’eruzione vulcanica.
(Immagine: NASA/JPL/DLR)

Webb fornirà anche dati senza precedenti sulla temperatura dei punti caldi di Io e determinerà se sono più vicini al vulcanismo sulla Terra oggi, o se hanno una temperatura molto più alta, simile all’ambiente sulla Terra nei primi anni dopo la sua formazione. Le precedenti osservazioni della missione Galileo e degli osservatori a terra hanno accennato a queste alte temperature; Webb darà seguito a questa ricerca e fornirà nuove prove che potrebbero risolvere la questione.

Sforzo di squadra

Le osservazioni dettagliate di Webb non sostituiranno quelle di altri osservatori, ma si coordineranno con loro, ha spiegato Wong, dicendo:

Le osservazioni spettroscopiche di Webb copriranno solo una piccola area del pianeta, quindi le viste globali degli osservatori a terra possono mostrare come i dati dettagliati di Webb si adattano a ciò che sta accadendo su scala più ampia, in modo simile a come Hubble e l’Osservatorio Gemini forniscono il contesto per le osservazioni strette e ravvicinate di Giunone.

A sua volta, lo studio di Webb sulle tempeste e l’atmosfera di Giove completerà i dati di Giunone, compresi i segnali radio dei fulmini, che Webb non rileva. Wong ha concluso, dicendo:

Nessun osservatorio o veicolo spaziale può fare tutto questo. Quindi siamo molto entusiasti di combinare i dati di più osservatori per dirci molto di più di quanto potremmo imparare da una sola fonte.

Fornito da: Leah Ramsay/Christine Pulliam, il centro di volo spaziale Goddard della NASA [Nota: i materiali possono essere modificati per contenuto e lunghe

Tradotto da Massimiliano Volpato

Articolo in inglese: https://www.visiontimes.com/2020/08/07/webb-telescope-will-study-jupiter-its-rings-and-2-intriguing-moons.html