Buscando en todo el cielo de todo el cielo a nuestro universo

El Observatorio Spherex de la NASA sufre pruebas en agosto de 2024. La misión hará la primera encuesta espectroscópica de todo el cielo en el infrarrojo cercano, ayudando a responder algunas de las preguntas más importantes en astrofísica.

BAE Systems/NASA/JPL-CalTech

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Tan pronto como finales de febrero, la NASA y el Laboratorio de Propulsión de Jet lanzarán un nuevo telescopio en órbita alrededor de la Tierra llamada Spherex. Su objetivo es examinar nada menos que los ingredientes esenciales de la vida en nuestra galaxia y el origen del universo mismo.

Spherex se unirá a las filas de otros telescopios espaciales, llenando un vacío crucial al detectar la luz infrarroja con longitudes de onda demasiado largas para ver a simple vista. Es una adición importante porque ningún instrumento puede percibir completamente el universo y su contenido.

Los detectores infrarrojos del nuevo telescopio deben mantenerse muy fríos, por lo que el instrumento se aloja dentro de tres conos concéntricos sobre un conjunto de espejos que lo protegen de la energía del sol y el calor de la nave espacial. Todo parece un embudo gigante.

«Pesa un poco menos que un piano de cola y usa alrededor de 270, 300 vatios de potencia, menos que un refrigerador», dijo Beth Fabinsky, gerente adjunta del proyecto de Spherex, en una conferencia de prensa a fines de enero.

Otros telescopios como Hubble y el telescopio espacial James Webb pueden ver objetos celestiales con exquisito detalle pero tienen un campo de visión bastante limitado. Spherex, por el contrario, «tiene un campo de visión muy grande y vemos todo el cielo dos veces al año», dijo Fabinsky.

Una vista tan vasta del cielo está destinada a permitir que los astrónomos respondan algunas de las preguntas más importantes de todas, como cómo llegamos aquí.

«Espero que lo inesperado salga de los datos de esta misión», dijo James Fanson, el gerente de proyecto de Spherex.

Spherex es corto para: espectro-fotómetro para la historia del universo, época de reionización y explorador de ICES. El telescopio recopilará información sobre la composición y la distancia a millones de galaxias y estrellas. Con este mapa, los científicos estudiarán lo que sucedió en la primera fracción de un segundo después del Big Bang, cómo se formaron y evolucionaron las galaxias, y los orígenes del agua en los sistemas planetarios en nuestra galaxia.

Sistemas NASA/JPL-CalTech/BAE

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Todo en muy poco tiempo

Un mero mil millones de billonésima parte de un billonésimo de segundo después del Big Bang, nuestro universo se expandió drásticamente, un trillón de trillones de reducción.

«Y esa expansión expandió pequeñas fluctuaciones más pequeñas que un átomo a enormes escalas cosmológicas que vemos hoy trazadas por las galaxias», dijo Jamie Bock, el principal inversor de Spherex con sede en Caltech, quien también habló en la conferencia de prensa.

Los astrónomos están de acuerdo en esta imagen general de lo que sucedió en los primeros momentos del universo, pero aún no saben qué impulsó la expansión o por qué sucedió en primer lugar. El objetivo del nuevo telescopio es ayudar a responder esas preguntas mapeando la posición de varios cientos de millones de galaxias en todo el cielo.

«No veremos el Big Bang en sí», dijo Bock, «pero veremos las consecuencias de él y aprenderemos sobre el comienzo del universo de esa manera. Podemos usar [infrared] para determinar la distancia a las galaxias para acumular ese mapa tridimensional «.

Unos cientos de millones de años después del Big Bang llegó un período conocido como el amanecer cósmico cuando nacieron las primeras estrellas y galaxias. La Formación Star alcanzó su punto máximo unos cinco mil millones de años después y ha sido en una disminución lenta desde entonces, según Bock. Pero los astrónomos se preocupan de que no tengan en cuenta toda la luz dentro de las galaxias que pueden ser demasiado pequeñas, demasiado difusas o demasiado lejos para que otros telescopios hayan detectado.

«Spherex abordará este tema de una manera novedosa», dijo Bock. «Va a ver el brillo total producido por todas las galaxias. Y al mirar de esta manera, podemos ver si hemos perdido alguna fuente de luz». Esto podría permitir que Bock y otros encuentren galaxias que, hasta ahora, se han ocultado.

Encontrar las huellas digitales de la vida

El infrarrojo también se puede utilizar para detectar las huellas digitales únicas de moléculas particulares en el universo, incluidos los componentes básicos de la vida: agua y materiales orgánicos congelados en los hielos de nubes de polvo interestelar donde nacen las estrellas.

«Este es un tema de cierto interés para nosotros en la Tierra», dijo Bock, «porque el agua que vemos aquí en los océanos de la Tierra: los astrónomos creen que inicialmente provienen de estos depósitos interestelares de los hielos».

Todos los datos que recopila el telescopio serán accesibles libremente para los científicos, incluidos aquellos que no están involucrados en el desarrollo de Spherex como Stephanie Jarmak, científica planetaria en el Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian.

«La forma en que está diseñada», dice, «será realmente útil para una gran cantidad de diferentes preguntas y oportunidades científicas».

Para Jarmak, eso incluye examinar objetos dentro de nuestro propio sistema solar, como los asteroides. Ella dice que los detectores infrarrojos de Spherex la ayudarán a identificar asteroides particulares de interés, que luego puede ver con más detalle utilizando otros telescopios como James Webb.

«Siempre es emocionante tener un nuevo conjunto de observaciones disponibles», dice Jarmak.

Fabinsky también está emocionado. «Si Hamlet tiene razón y hay más cosas en el cielo y la tierra de las que se sienten en nuestras filosofías, Spherex puede capturar eso en su encuesta espectral de todos los cielos», dijo al final de sus comentarios de la conferencia de prensa.