Ya han pasado dos años desde que el telescopio espacial James Webb de la NASA, el observatorio espacial más grande y poderoso de la historia, se lanzó al espacio el 25 de diciembre de 2021. Desde que sus primeras imágenes fueron reveladas al mundo el 12 de julio de 2022, Webb ha dado a la humanidad una nueva perspectiva sobre el universo mientras estudia galaxias lejanas, planetas que orbitan estrellas distantes y nuestro propio sistema solar.
La c
laridad de sus imágenes ha inspirado al mundo, al tiempo que todavía los científicos apenas empiezan a explorar el tesoro científico que Webb está produciendo. Con avances que abarcan desde nuestro sistema solar hasta los confines más lejanos del universo,
James Webb es el regalo que sigue dando la Navidad.
El telescopio espacial es una inversión en innovación estadounidense, pero también una hazaña científica hecha posible con los socios internacionales de la NASA que comparten el espíritu de ‘querer es poder’ para empujar los límites de lo que sabemos que es posible. Miles de ingenieros, científicos y líderes vertieron la pasión de su vida en esta misión, y sus esfuerzos continuarán mejorando nuestra comprensión de los orígenes del universo y nuestro lugar dentro de él.
“Una maravilla de la ingeniería construida por los principales científicos e ingenieros del mundo, Webb nos ha dado una comprensión más intrincada que nunca antes de las galaxias, las estrellas y las atmósferas de los planetas que están fuera de nuestro sistema solar, sentando las bases para que la NASA sea líder mundial en una nueva era de descubrimientos científicos y de búsqueda de mundos habitables”, puntualizó Nicola Fox, administradora asociada de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington.
El éxito de Webb está basado en cuatro décadas de telescopios espaciales que también detectan la luz infrarroja (la cual es invisible a simple vista); en particular, en el trabajo de otros dos telescopios retirados de la NASA que celebraron grandes aniversarios este año: en enero se cumplió el 40 aniversario del lanzamiento del Satélite Astronómico Infrarrojo (IRAS, por sus siglas en inglés), mientras que en agosto se cumplió el 20 aniversario del lanzamiento del telescopio espacial Spitzer.
Esta herencia salta a la vista en las imágenes de la NASA de Ro Ofiuco, una de las regiones de formación estelar más cercanas a la Tierra. IRAS fue el primer telescopio infrarrojo lanzado a la órbita terrestre, por encima de la atmósfera que bloquea la mayor parte de las longitudes de ondas infrarrojas. Aunque las espesas nubes de gas y polvo de Ro Ofiuco bloquean la luz visible, la visión infrarroja de IRAS le permitió convertirse en el primer observatorio en penetrar estas capas para revelar estrellas recién nacidas enclavadas en lo profundo de su interior. Veinte años después, los múltiples detectores infrarrojos de Spitzer ayudaron a los astrónomos a asignar edades más específicas a muchas de las estrellas, proporcionando información sobre cómo evolucionan las estrellas jóvenes en todo el universo. La vista infrarroja aún más detallada de Webb muestra chorros que brotan de estrellas jóvenes, así como discos de material a su alrededor; estos son los ingredientes de futuros sistemas planetarios.
“La imagen de Rho Ophiuchi obtenida por Webb nos permite presenciar con nueva claridad un período muy breve en el ciclo de vida de las estrellas. Nuestro propio Sol experimentó una fase como esta, hace mucho tiempo, y ahora tenemos la tecnología para ver el comienzo de la historia de otra estrella”, dijo Klaus Pontoppidan, quien se desempeñó como científico del proyecto Webb en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland, desde antes del lanzamiento del telescopio y durante el primer año de operaciones.
Sin embargo, Webb ha revelado mucho más que galaxias distantes en el universo primitivo.“La amplitud de las exploraciones científicas de las que es capaz Webb se vuelve realmente clara ahora, cuando tenemos un año completo de datos de objetivos en todo el cielo”, dijo Eric Smith, director asociado de investigación de la División de Astrofísica en la sede de la NASA y científico del programa Webb.
La comunidad astronómica mundial se ha dedicado todo este tiempo a analizar con entusiasmo los datos públicos iniciales de Webb y a hacerse una idea de cómo trabajar con ellos. Más allá de las impresionantes imágenes en infrarrojo, lo que realmente ha entusiasmado a los científicos son los nítidos espectros de Webb: la información detallada que puede obtenerse a partir de la luz mediante los instrumentos espectroscópicos de este telescopio.
Los espectros de Webb han confirmado la distancia a la que se encuentran algunas de las galaxias más lejanas que se hayan observado, y han descubierto los agujeros negros supermasivos más antiguos y distantes. Estos espectros han identificado la composición de las atmósferas planetarias (o la falta de ellas) con más detalle que nunca, y por primera vez han refinado los posibles tipos de atmósferas que podrían existir en los exoplanetas rocosos.
También han revelado la composición química de los viveros estelares y de los discos protoplanetarios, detectando agua, moléculas orgánicas que contienen carbono y otras características. Las observaciones de Webb ya han dado lugar a cientos de artículos científicos que responden a preguntas de larga data y plantean otras nuevas para abordar con este observatorio.
Otro ejemplo es la estrella Fomalhaut, un cuerpo estelar rodeado por un disco de escombros similar a nuestro cinturón de asteroides. Hace cuarenta años, fue uno de los principales descubrimientos de IRAS debido a que el disco de polvo también sugería fuertemente la presencia de al menos un planeta, en un momento en el que aún no se habían encontrado planetas fuera del sistema solar. Observaciones posteriores de Spitzer mostraron que el disco tenía dos secciones —una región exterior fría y una región interior cálida— y reveló evidencia adicional de la presencia de planetas. Muchos otros telescopios, incluyendo el telescopio espacial Hubble de la NASA, han estudiado a Fomalhaut y, a principios de este año, las imágenes de Webb dieron a los científicos su visión más clara de la estructura del disco. Webb reveló dos anillos de rocas y gases nunca antes vistos en el disco interior. La combinación del trabajo de generaciones de telescopios está poniendo en claro relieve la historia de Fomalhaut.
Un visionario sondeo astronómico en el infrarrojo
Cuando IRAS fue lanzado, en 1983, los científicos no estaban seguros de lo que revelaría esta misión. No podían predecir que el infrarrojo eventualmente se utilizaría en casi todas las áreas de la astronomía, incluyendo los estudios de la evolución de las galaxias, el ciclo de vida de las estrellas, la fuente del omnipresente polvo cósmico, las atmósferas de los exoplanetas, los movimientos de los asteroides y otros objetos cercanos a la Tierra, e incluso la naturaleza de uno de los mayores misterios cosmológicos de la historia, la energía oscura.
IRAS preparó el escenario para el Observatorio Espacial Infrarrojo (ISO, por sus siglas en inglés), liderado por Europa, y el Observatorio Espacial Herschel; el satélite AKARI liderado por Japón; el Explorador de Sondeo de Infrarrojos de Campo Amplio (WISE, por sus siglas en inglés) de la NASA y el Observatorio Estratosférico para Astronomía Infrarroja (SOFIA, por sus siglas en inglés) de esta agencia, así como muchos observatorios transportados con globos.
“La luz infrarroja es esencial para comprender de dónde venimos y cómo llegamos aquí, tanto en la escala astrofísica más grande como en la más pequeña”, dijo Michael Werner, astrofísico del Laboratorio del Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) de la NASA, quien se especializa en observaciones en el infrarrojo. Werner se desempeñó como científico de proyectos para Spitzer. “Utilizamos el infrarrojo para mirar hacia atrás en el espacio y el tiempo, con el fin de ayudarnos a comprender cómo surgió el universo moderno. Y el infrarrojo nos permite estudiar la formación y evolución de las estrellas y los planetas, lo que nos habla de la historia de nuestro propio sistema solar”.
El paso a Spitzer
Si IRAS era una misión de exploración de caminos, Spitzer fue diseñado para sumergirse profundamente en el universo infrarrojo. Muchos de los objetivos planetarios de Webb en su primer año ya habían sido estudiados con Spitzer, el cual era capaz de dedicarse a una extensa gama de objetivos científicos gracias a su amplio campo de visión y su resolución relativamente alta. Durante su misión de 16 años, Spitzer descubrió nuevas maravillas abarcando desde los confines del universo (incluyendo algunas de las galaxias más distantes jamás observadas en ese momento) hasta nuestro propio sistema solar (como un nuevo anillo alrededor de Saturno). Los investigadores también se sorprendieron al descubrir que el telescopio era una herramienta perfecta para estudiar los exoplanetas —planetas que están más allá de nuestro sistema solar—, lo cual era algo que no tenían contemplado al construirlo.
“Con cualquier telescopio, no solo se toman datos por el simple hecho de hacerlo; se hace una pregunta en particular o una serie de preguntas”, dijo Sean Carey, exgerente del Centro de Ciencias Spitzer en el Centro de Procesamiento y Análisis de Infrarrojo (IPAC, por sus siglas en inglés), un centro de procesamiento de datos y ciencia en el Instituto Tecnológico de California (Caltech). “Las preguntas que podemos hacernos con Webb son mucho más complejas y variadas debido al conocimiento que adquirimos con telescopios como Spitzer e IRAS”.
Por ejemplo, señaló Carey, “estudiamos exoplanetas con Spitzer y Hubble, y descubrimos qué se puede hacer con un telescopio de infrarrojo en ese campo, qué tipos de planetas son los más interesantes y qué se puede aprender sobre ellos. De tal modo que cuando se lanzó Webb, de inmediato nos dedicamos al estudio de los exoplanetas”.
Webb también está allanando el camino para futuras misiones en el infrarrojo. La venidera misión Espectrofotómetro para la Historia del Universo, la Época de la Reionización y el Explorador de Hielos (SPHEREx, por sus siglas en inglés) de la NASA, así como el próximo observatorio insignia de la agencia, el telescopio espacial Nancy Grace Roman, continuarán explorando el universo en el infrarrojo.
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Publicado: 25/12/2023