Telescopio espacial Webb: imagínalo como una cámara tan potente que ‘ve’ las luces de las galaxias

Forbes México.
Telescopio espacial Webb: imagínalo como una cámara tan potente que ‘ve’ las luces de las galaxias

Imagina una cámara tan potente que puede ver la luz de las galaxias que se formaron hace más de 13,000 millones de años. Eso es exactamente para lo que está construido el telescopio espacial James Webb de la NASA.

Desde su lanzamiento en diciembre de 2021, Webb ha estado orbitando a más de un millón de millas de la Tierra, capturando impresionantes imágenes del espacio profundo. Pero, ¿cómo funciona realmente? ¿Y cómo puede ver hasta ahora? El secreto está en sus potentes cámaras, especialmente las que no ven la luz como lo hacen nuestros ojos.

Soy un astrofísico que estudia galaxias y agujeros negros supermasivos, y el telescopio Webb es una herramienta increíble para observar algunas de las primeras galaxias y agujeros negros del universo.

Cuando Webb toma una foto de una galaxia distante, los astrónomos como yo estamos viendo cómo era esa galaxia hace miles de millones de años. La luz de esa galaxia ha estado viajando a través del espacio durante los miles de millones de años que tarda en llegar al espejo del telescopio. Es como tener una máquina del tiempo que toma instantáneas del universo primitivo.

Mediante el uso de un espejo gigante para recolectar luz antigua, Webb ha estado descubriendo nuevos secretos sobre el universo.

Un telescopio que ‘ve’ el calor

A diferencia de las cámaras normales o incluso del Telescopio Espacial Hubble, que toman imágenes de la luz visible, Webb está diseñado para ver un tipo de luz que es invisible a los ojos: la luz infrarroja. La luz infrarroja tiene longitudes de onda más largas que la luz visible, por lo que nuestros ojos no pueden detectarla. Pero con los instrumentos adecuados, Webb puede capturar luz infrarroja para estudiar algunos de los objetos más antiguos y distantes del universo.

Aunque el ojo humano no puede verla, las personas pueden detectar la luz infrarroja como una forma de calor utilizando tecnología especializada, como cámaras infrarrojas o sensores térmicos. Por ejemplo, las gafas de visión nocturna utilizan luz infrarroja para detectar objetos calientes en la oscuridad. Webb utiliza la misma idea para estudiar estrellas, galaxias y planetas.

¿Por qué infrarrojos? Cuando la luz visible de galaxias lejanas viaja a través del universo, se estira. Esto se debe a que el universo se está expandiendo. Ese estiramiento convierte la luz visible en luz infrarroja. Por lo tanto, las galaxias más distantes en el espacio ya no brillan en luz visible, sino en infrarrojo tenue. Esa es la luz que Webb está diseñado para detectar.

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Un espejo dorado para recoger el más tenue resplandor

Antes de que la luz llegue a las cámaras, primero tiene que ser recogida por el enorme espejo dorado del telescopio Webb. Este espejo tiene más de 21 pies (6.5 metros) de ancho y está hecho de 18 piezas de espejo más pequeñas que encajan como un panal. Está recubierto con una fina capa de oro auténtico, no sólo para tener un aspecto elegante, sino porque el oro refleja muy bien la luz infrarroja.

El espejo recoge la luz del espacio profundo y la refleja en los instrumentos del telescopio. Cuanto más grande es el espejo, más luz puede recoger y más lejos puede ver. El espejo de Webb es el más grande jamás lanzado al espacio.

Dentro de las cámaras: NIRCam y MIRI

Los “ojos” más importantes del telescopio son dos instrumentos científicos que actúan como cámaras: NIRCam y MIRI.

NIRCam son las siglas de cámara de infrarrojo cercano. Es la cámara principal del Webb y toma imágenes impresionantes de galaxias y estrellas. También tiene un coronógrafo, un dispositivo que bloquea la luz de las estrellas para que pueda fotografiar objetos muy débiles cerca de fuentes brillantes, como planetas que orbitan estrellas brillantes.

NIRCam funciona mediante la obtención de imágenes de la luz infrarroja cercana, el tipo más cercano a lo que los ojos humanos casi pueden ver, y dividiéndola en diferentes longitudes de onda. Esto ayuda a los científicos a aprender no solo cómo se ve algo, sino de qué está hecho. Diferentes materiales en el espacio absorben y emiten luz infrarroja en longitudes de onda específicas, creando una especie de huella dactilar química única. Al estudiar estas huellas dactilares, los científicos pueden descubrir las propiedades de estrellas y galaxias distantes.

MIRI, o el instrumento de infrarrojo medio, detecta longitudes de onda infrarrojas más largas, que son especialmente útiles para detectar objetos más fríos y polvorientos, como estrellas que aún se están formando dentro de nubes de gas. MIRI puede incluso ayudar a encontrar pistas sobre los tipos de moléculas en las atmósferas de los planetas que podrían albergar vida.

Ambas cámaras son mucho más sensibles que las cámaras estándar que se utilizan en la Tierra. NIRCam y MIRI pueden detectar las cantidades más pequeñas de calor a miles de millones de años luz de distancia. Si tuvieras el NIRCam de Webb como ojos, podrías ver el calor de un abejorro en la Luna. Así de sensible es.

Debido a que Webb está tratando de detectar el calor tenue de objetos lejanos, necesita mantenerse lo más frío posible. Es por eso que lleva un parasol gigante del tamaño de una cancha de tenis. Este protector solar de cinco capas bloquea el calor del Sol, la Tierra e incluso la Luna, lo que ayuda a Webb a mantenerse increíblemente frío: alrededor de -370 grados F (-223 grados C).

MIRI necesita ser aún más frío. Tiene su propio refrigerador especial, llamado refrigerador criogénico, para mantenerlo frío a casi -447 grados F (-266 grados C). Si Webb estuviera un poco caliente, su propio calor ahogaría las señales distantes que está tratando de detectar.

Convertir la luz del espacio en imágenes

Una vez que la luz llega a las cámaras del telescopio Webb, llega a sensores llamados detectores. Estos detectores no capturan fotos normales como la cámara de un teléfono. En su lugar, convierten la luz infrarroja entrante en datos digitales. Luego, esos datos se envían a la Tierra, donde los científicos los procesan en imágenes a todo color.

Los colores que vemos en las fotos de Webb no son los que la cámara “ve” directamente. Debido a que la luz infrarroja es invisible, los científicos asignan colores a diferentes longitudes de onda para ayudarnos a comprender lo que hay en la imagen. Estas imágenes procesadas ayudan a mostrar la estructura, la edad y la composición de galaxias, estrellas y más.

Mediante el uso de un espejo gigante para recoger luz infrarroja invisible y enviarla a cámaras súper frías, Webb nos permite ver galaxias que se formaron justo después de que comenzara el universo.

*Adi Foord es profesora asistente de Astronomía y Astrofísica en la Universidad de Maryland.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation/Reuters

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