febrero 5, 2023

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El telescopio de Webb acaba de empezar

BALTIMORE – Hasta ahora ha sido un placer para la vista desde el cielo: una inmensidad de espacio negro repleto de manchas de luz incomprensiblemente distantes e incomprensibles. Imágenes fantasmales de Neptuno, Júpiter y otros vecinos que ya creíamos conocer. Nebulosas y galaxias vistas por los penetrantes ojos infrarrojos del Telescopio Espacial James Webb.

El telescopio, que lleva el nombre de James Webb, director de la NASA durante el impulso de los alunizajes del Apolo, es un proyecto conjunto de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense. Lanzó la Navidad de hace un año -después de dos décadas de problemas y $10 mil millones- luego misión de observar el universo En longitudes de onda que el ojo humano no puede ver. Con un espejo primario de 21 pies de ancho, Webb es siete veces más potente que su predecesor, el telescopio espacial Hubble. Dependiendo del método de cálculo, una hora de tiempo de observación en el telescopio puede costarle a la NASA $19,000 o más.

Pero ni la NASA ni los astrónomos pagaron todo ese dinero y capital político solo por las bellas imágenes, y nadie se queja.

“Las primeras imágenes fueron solo el comienzo”, dijo Nancy Levinson, directora interina del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, que administra Webb y Hubble. “Se necesita más para convertirlo en ciencia real”.

Durante tres días de diciembre, unos 200 astrónomos llenaron una sala del instituto para escuchar y discutir los primeros resultados del telescopio. Según los organizadores, unas 300 personas adicionales fueron vistas en línea. El evento fue una celebración tardía del exitoso lanzamiento y apertura de Webb y una vista previa de su brillante futuro.

Uno por uno, los astrónomos subieron al podio, charlaron rápidamente para cumplir con el límite de 12 minutos y se lanzaron a un mundo de descubrimientos. Galaxias que, incluso en su relativa juventud, ya han producido agujeros negros supermasivos. Estudios atmosféricos de algunos de los siete exoplanetas rocosos que orbitan Trappist 1, una estrella enana roja que puede albergar planetas habitables. (Los datos sugieren que al menos dos de los exoplanetas carecen de las atmósferas masivas de hidrógeno primordial que sofocarían la vida tal como la conocemos, pero pueden tener atmósferas débiles de moléculas más densas como el agua o el dióxido de carbono).

“Estamos en el negocio”, declaró Bjorn Beneke de la Universidad de Montreal, proporcionando datos sobre un exoplaneta.

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Megan Reiter, de la Universidad de Rice, llevó a sus colegas a una “inmersión profunda” a través de los acantilados cósmicos, un semillero nublado de formación estelar en la constelación de Carina, que alguna vez fue uno de los dulces favoritos del cielo. Realiza un seguimiento de cómo los chorros de nuevas estrellas, las ondas de choque y la radiación ionizante de las estrellas cercanas más masivas que nacen a altas temperaturas, remodelan constantemente la geografía cósmica y provocan la formación de nuevas estrellas.

“Esto podría ser un modelo de lo que pasó nuestro sol cuando se formó”, dijo el Dr. Reiter en una entrevista.

Entre presentaciones, al margen y en los pasillos, los mejores astrónomos que estuvieron presentes en 1989 cuando se planteó por primera vez la idea del telescopio Webb se felicitan mutuamente y comparten historias de guerra sobre el desarrollo del telescopio. Se quedaron boquiabiertos cuando los niños presentaron los datos que hicieron estallar sus logros con el Hubble.

Jane Rigby, científica del proyecto de operaciones del telescopio, recordó su confusión emocional hace un año cuando el telescopio estaba finalmente cerca del lanzamiento. El instrumento está diseñado para desplegarse en el espacio, un proceso complejo con 344 “fallas de un solo punto”, y solo el Dr. Rigby puede contarlas una y otra vez.

“Estaba en negación”, dijo en Baltimore. Pero el lanzamiento y el despliegue fueron perfectos. Ahora, ella dijo: “Estoy viviendo el sueño”.

Garth Illingworth, un astrónomo de la Universidad de California, Santa Cruz, quien en 1989 presidió una reunión clave en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial que finalmente condujo a Webb, dijo simplemente: “Estoy impresionado”.

En una recepción después del primer día de la reunión, John Mather del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y científico líder del Proyecto Webb desde el principio levantó una copa por las 20,000 personas que construyeron el telescopio, los 600 astrónomos que lo probaron en el espacio y el nueva generación de científicos que lo utilizarán.

“Algunos de ustedes ni siquiera habían nacido cuando comenzamos a planearlo”, dijo. “¡Me pertenece!”

Hasta ahora, el telescopio, repleto de cámaras, espectrómetros y otros instrumentos, ha superado las expectativas. (Su poder analítico es el doble de lo que se anuncia). El Dr. Rigby informa que el lanzamiento impecable del telescopio lo dejó con suficiente combustible de maniobra para mantenerlo funcionando durante 26 años o más.

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“Esos son números felices”, dijo, mientras ella y sus colegas analizaban las estadísticas de rendimiento de sus máquinas. El Dr. Rigby advirtió que los instrumentos del telescopio aún se están calibrando, por lo que los números pueden cambiar todavía. Prepárese para recalcular sus resultados con solo presionar un botón, le dije a un grupo de astrónomos en el vestíbulo: “De lo contrario, odiarán su vida”.

Quizás la mayor sorpresa de Webb hasta el momento se relaciona con los eventos a principios del milenio del universo. Parece que las galaxias se estaban formando, generando y alimentando estrellas más rápido de lo que estiman los modelos cosmológicos probados en batalla.

“¿Cómo avanzan las galaxias tan rápido?” preguntó Adam Riess, premio Nobel de física y cosmólogo de la Universidad Johns Hopkins, quien estuvo presente hoy.

Explorar esa provincia, la “primavera cósmica”, como la llamó un astrónomo, es el objetivo de varias colaboraciones internacionales con acrónimos como JADES (Advanced Deep Extragalactic Survey), CEERS (Cosmic Evolution for Early Launch Science) y GLASS (Grism Lens). -Amplified Survey). from space) y PEARLS (Primary Extragalactic Regions for Reionization and Lensing Science).

La visión infrarroja de Webb es fundamental para estos esfuerzos. A medida que el universo se expande, las galaxias distantes y los cuerpos celestes se alejan de la Tierra tan rápidamente que su luz se estira y se transforma en longitudes de onda infrarrojas invisibles. Después de cierto punto, las galaxias más distantes retroceden tan rápidamente, su luz se extiende en longitud de onda, que no es visible ni siquiera para el telescopio Hubble.

El telescopio Webb fue diseñado para detectar y explorar estas regiones que representan el universo de solo mil millones de años, cuando las primeras galaxias comenzaron a florecer con estrellas.

“Se necesita tiempo para que la materia se enfríe y se vuelva lo suficientemente densa como para encender estrellas”, señaló Emma Curtis Lake, de la Universidad de Hertfordshire y miembro del equipo de JADES. Agregó que la tasa de formación de estrellas alcanzó su punto máximo cuando el universo tenía cuatro mil millones de años y ha ido disminuyendo desde entonces. El universo tiene ahora 13.800 millones de años.

Los astrónomos miden las distancias cósmicas con un parámetro llamado corrimiento al rojo, que indica cuánto se estira la luz proveniente de un objeto distante. Hace apenas unos meses, un corrimiento al rojo de 8, que corresponde a una época en que el universo tenía unos 646 millones de años, se consideraba un corrimiento al rojo alto. Gracias a la Dra. Curtis Lake y sus colegas, el corrimiento al rojo estándar ahora es 13,2, que corresponde a cuando el universo tenía solo 325 millones de años.

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La Dra. Curtis-Lake y su equipo habían apuntado el telescopio a una parte del cielo llamada God’s South, en busca de galaxias que el Hubble no pudo detectar. Efectivamente, había cuatro de ellos, fantasmas en la neblina de Creation Heat. Las mediciones posteriores confirmaron que, efectivamente, retrocedía en el tiempo.

“No queríamos decir que pensábamos eso, públicamente”, dijo Brant Robertson, miembro de JADES de la Universidad de California, Santa Cruz.

No se espera que el registro dure mucho. La colaboración CEERS ha informado de una galaxia candidata Puede tener un corrimiento al rojo de 16ya que el universo tenía sólo 250 millones de años.

Los expertos ya están debatiendo si estas galaxias sobrecargadas revelan algo fundamental y pasado por alto en las teorías actuales del universo primitivo. Quizás algún campo o influencia incrementó la gravedad en ese momento acelerando el crecimiento de galaxias y agujeros negros. O tal vez las discrepancias simplemente reflejen el escepticismo científico sobre los detalles desordenados, la “gastrofísica”, de la formación estelar.

En los últimos 20 años, los astrónomos han refinado un “modelo estándar” sólido de un universo compuesto de energía oscura, materia oscura y un pequeño grupo de materia atómica. Es demasiado pronto para romper este paradigma, dijo el Dr. Curtis Lake en una entrevista. Webb puede haber tenido tres décadas de vigilancia por delante. “Estamos en las primeras etapas”, dijo.

El discurso de clausura recayó en el Dr. Mather. Limitó la historia del telescopio, dando un reconocimiento a Barbara Mikulski, la exsenadora de Maryland, quien respaldó el proyecto en 2011 cuando estaba en peligro de ser cancelado. También anticipó el próximo gran acto de la NASA: un telescopio espacial de 12 metros llamado Observatorio de Mundos Habitables que busca y estudia planetas.

Él dijo: “Todo lo que hicimos valió la pena”. “Así que aquí estamos: esta es una fiesta de gala, echando un vistazo a lo que hay aquí. No es lo último que haremos”.