Planetas gigantes, estrellas agonizantes y galaxias chocando a altísima velocidad: las nuevas imágenes del telescopio ‘James Webb’.

Fuente: Nuño Domínguez [El País 12 de julio de 2022]

Los responsables del telescopio espacial James Webb publicaron el martes todas las primeras imágenes tomadas por este observatorio astronómico, el mayor que se ha lanzado al espacio. Las nuevas instantáneas y datos científicos retratan exoplanetas gigantes, grupos compactos de galaxias y la nebulosa más brillante conocida. 

El telescopio James Webb se lanzó el pasado diciembre y llegó a su destino en febrero. El proceso de despliegue de su espejo y su descomunal parasol es el más complejo llevado a cabo nunca por la NASA y sus socios europeos y canadienses, que han participado en el desarrollo de varios de los cuatro instrumentos del observatorio. La participación española en este experimento está coordinada por Santiago Arribas y Luis Colina, del Centro de Astrobiología, en Madrid.

En esta primera tanda de imágenes el Webb ha retratado estos cuatro objetos:

  1. Nebulosa del Anillo del Sur. Esta descomunal nube de gas en expansión rodea a una estrella moribunda que está a 2.000 años luz de la Tierra. Solo es visible desde el hemisferio austral. El Webb ha retratado la bolsa de gas y polvo producida por la estrella agonizante y muestra además el otro astro presente en este objeto. Los puntos de luz que rodean la nebulosa no son estrellas, sino galaxias. Este tipo de observaciones ayudarán a comprender mejor la evolución de las estrellas. Es la imagen superior de esta noticia, y la que aparece debajo, comparada con la que tomó en su momento el Hubble.
  2. WASP-96b. Un planeta gigante algo más grande que Júpiter que está a 1.150 años luz. Si en la Tierra un año dura 365 días, lo que tarda nuestro planeta en completar una órbita en torno al Sol, este mundo está tan cerca de su astro que cada año dura apenas tres días y medio. La principal característica de este enorme mundo gaseoso es que, al contrario que Júpiter o Saturno, no parece tener nubes. El Webb ha desvelado que en la atmósfera de este cálido planeta gaseoso hay agua y nubes, al contrario de lo que se pensaba. Esta nueva capacidad de detectar moléculas esenciales para la vida en planetas muy lejanos será clave en la búsqueda de rastros orgánicos en decenas de exoplanetas.
  3. Quinteto de Stephan. El primer grupo compacto de galaxias, descubierto en 1877 por el astrónomo francés Édouard Jean-Marie Stephan. Está a unos 300 millones de años luz. Cuatro de sus galaxias están unidas por sus fuerzas de gravedad en una coreografía violenta que en ocasiones les hace chocar a millones de kilómetros por hora, lo que reaviva el nacimiento de nuevos astros. El Webb ha retratado el quinteto en una imagen que une los datos de los detectores de infrarrojo medio y cercano. La instantánea de estos cinco cuerpos y el resto que se reparte a su alrededor es un compendio de las diferentes etapas de la evolución de las galaxias. Esta es la imagen de mayor tamaño tomada por el Webb hasta el momento. Tiene 150 millones de píxeles y combina 1.000 imágenes del mismo objeto. Debajo se puede compara la imagen de Webb con la del Hubble.
  4. La nebulosa de Carina. Situada a 7.600 años luz de la Tierra, es la nebulosa más brillante conocida y en su interior están naciendo y muriendo estrellas. La nueva imagen tomada por el Webb desvela cientos de nuevas estrellas y estructuras desconocidas. En primer plano puede verse la enorme nube de color ocre hecha de polvo y gas, la materia prima de los nuevos astros. Las estrellas jóvenes emiten una potente radiación que puede influir en el gas y frenar la aparición de nuevos astros. “Es un equilibrio delicado”, ha explicado Amber Straughn, astrónoma de la NASA. Los múltiples puntos de luz de esta imagen son estrellas. Muchas de ellas tienen probablemente planetas a su alrededor. Debajo se puede compara la imagen de Webb con la del Hubble.

Los científicos han detectado la galaxia más lejana de la historia.

Una imagen ampliada de la galaxia HD1.
Créditos: Harikane et al.

Un equipo internacional de astrónomos, entre los que se encuentran investigadores del Centro de Astrofísica de Harvard y del Smithsonian, ha detectado el objeto astronómico más lejano de la historia: una galaxia situada a 13.500 millones de años luz.

La galaxia, denominada HD1, se describe en la revista Astrophysical Journal. En un artículo adjunto publicado en  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, los científicos han empezado a especular sobre qué es exactamente. Al brillar sólo unos 300 millones de años después del Big Bang, podría albergar las estrellas más antiguas del universo o un agujero negro supermasivo.

HD1 fue descubierto como parte de un estudio para descubrir galaxias al comienzo del Universo. Para ello se utilizaron cuatro poderosos telescopios ópticos e infrarrojos tras más de 1.200 horas de observación: con el telescopio Subaru, el telescopio VISTA, el telescopio infrarrojo del Reino Unido y el telescopio espacial Spitzer. A continuación, el equipo llevó a cabo observaciones de seguimiento con el Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) para confirmar la distancia, que es 100 millones de años luz más lejana que GN-z11, la actual poseedora del récord de la galaxia más lejana.

El equipo propone dos ideas: HD1 puede estar formando estrellas a un ritmo asombroso y es posible que incluso albergue las primeras estrellas del universo, conocidas como estrellas de la Población III, que, hasta ahora, nunca se habían observado. Otra posibilidad es que HD1 contenga un agujero negro supermasivo con una masa 100 millones de veces superior a la de nuestro Sol.

Es extremadamente brillante en luz ultravioleta. Para explicarlo, el equipo ha supuesto que en él se están produciendo algunos procesos energéticos o, mejor aún, que se produjeron hace miles de millones de años. Al principio, los investigadores supusieron que HD1 era una galaxia estándar con brotes estelares, una galaxia que está creando estrellas a un ritmo elevado, sin embargo, se estimó que HD1 estaba formando más de 100 estrellas cada año, un ritmo al menos 10 veces superior al esperado para galaxias de este tipo. Fue entonces cuando el equipo comenzó a sospechar que HD1 podría no estar formando estrellas normales y corrientes. Sin embargo, un agujero negro supermasivo también podría explicar la extrema luminosidad de HD1. Al engullir enormes cantidades de gas, la región que rodea al agujero negro podría emitir fotones de alta energía. En este caso, se trataría del primer agujero negro supermasivo conocido por la humanidad, observado mucho más cerca del Big Bang que el actual.

«La primera población de estrellas que se formó en el universo era más masiva, más luminosa y más caliente que las estrellas modernas», afirma Fabio Pacucci, autor principal del estudio de MNRAS y astrónomo del Centro de Astrofísica. «Si asumimos que las estrellas producidas en HD1 son estas primeras, o estrellas de la Población III, entonces sus propiedades podrían explicarse más fácilmente. De hecho, las estrellas de la Población III son capaces de producir más luz ultravioleta que las estrellas normales, lo que podría aclarar la extrema luminosidad ultravioleta de HD1.»

+INFO: Royal Astronomical Society

Cherenkov Telescope Array: observatorio terrestre de rayos gamma.

Science with the Cherenkov Telescope Array. The CTA Consortium, 2019. DOI 10.1142/10986

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Este libro resume la ciencia que llevará a cabo el próximo Cherenkov Telescope Array, un importante observatorio terrestre de rayos gamma que se construirá en los próximos seis a ocho años. Los principales temas científicos, así como el programa central de proyectos científicos clave, han sido desarrollados por el Consorcio CTA, una colaboración de científicos de muchas instituciones de todo el mundo.

El CTA será la principal instalación de astronomía de fotones de alta energía y muy alta energía durante la próxima década y más allá. El CTA tendrá capacidades muy superiores a las de los observatorios anteriores y actuales. Por lo tanto, se espera que el programa científico del CTA sea rico y amplio y que complemente otras instalaciones importantes de longitud de onda y multimensajeros. Este libro pretende ser el principal recurso para el caso científico de CTA y, por tanto, será de gran interés para las comunidades de física y astronomía más amplias.

  • Introduction to CTA Science (J A Hinton, R A Ong, D Torres)
  • Synergies (S Markoff, J A Hinton, R A Ong, D Torres)
  • Core Programme Overview J A Hinton, R A Ong, D Torres)
  • Dark Matter Programme (E Moulin, J Carr, J Gaskins, M Doro, C Farnier, M Wood, H Zechlin)
  • KSP: Galactic Centre (C Farnier, K Kosack, R Terrier)
  • KSP: Galactic Plane Survey (R C G Chaves, R Mukherjee, R A Ong)
  • KSP: Large Magellanic Cloud Survey (P Martin, C-C Lu, H Voelk, M Renaud, M Filipovic)
  • KSP: Extragalactic Survey (D Mazin, L Gerard, J E Ward, P Giommi, A M Brown)
  • KSP: Transients (S Inoue, M Ribó, E Bernardini, V Connaughton, J Granot, S Markoff, P O Brien, F Schussler)
  • KSP: Cosmic Ray PeVatrons (R C G Chaves, E De Oña Wilhelmi, S Gabici, M Renaud)
  • KSP: Star Forming Systems (S Casanova, S Ohm, L Tibaldo)
  • KSP: Active Galactic Nuclei (A Zech, D Mazin, J Biteau, M Daniel, T Hassan, E Lindfors, M Meyer)
  • KSP: Clusters of Galaxies (F Zandanel, M Fornasa)
  • Capabilities beyond Gamma Rays (R Bühler, D Dravins, K Egberts, J A Hinton, R D Parsons)
  • Appendix: Simulating CTA (G Maier)

La Palma podría acoger el TMT (el Telescopio de Treinta Metros )

El Senado ha ratificado este martes su apoyo unánime para que la isla canaria de La Palma acoja el Telescopio de Treinta Metros (TMT), y ha pedido para ello al Gobierno que impulse todas las actuaciones necesarias para conseguir esta infraestructura científica y tecnológica. Los grupos del PSOE y el PP en el Senado habían registrado sendas mociones en ese sentido, aunque han llegado a un acuerdo y consensuado una única iniciativa que ha sido respaldada por todos los grupos parlamentarios de la Cámara alta.

El telescopio está propuesto para ser mucho más grande que los telescopios existentes (aunque el espejo del Telescopio Europeo Extremadamente Grande, en proyecto, es 49% más grande), y está diseñado para hacer observaciones desde frecuencias cercanas al ultravioleta hasta mediados del infrarrojo (longitudes de onda de 0.31 a 28 μm). Adicionalmente, su sistema de óptica adaptativa podría ayudar a corregir los errores causados por la atmósfera terrestre, ayudándolo a alcanzar el potencial de un espejo de ese tamaño.

La Comisión de Ciencia, Innovación y Universidades del Senado ha respaldado una moción para pedir al Gobierno que impulse esas actuaciones, y que insta también a la Federación Canaria de Municipios (Fecam), a la Federación Canaria de Islas (Fecai) y a todas las instituciones públicas y privadas implicadas a manifestar su apoyo a este proyecto.
La iniciativa que se ha aprobado en el Senado insta al Gobierno a impulsar todas las actuaciones necesarias, junto al Instituto Astrofísico de Canarias (IAC), para tratar de llevar a La Palma ese telescopio gigantesco y a promover, junto al Gobierno de Canarias y al Cabildo Insular de La Palma, un Parque Científico Tecnológico en esta isla como infraestructura complementaria para el desarrollo del TMT.

La isla de La Palma figura como el «plan b» del consorcio del TMT, que eligió como primer emplazamiento el observatorio del Mauna Kea, en Hawai, aunque se ha producido una importante contestación de las comunidades aborígenes de la isla, que consideran sagrada la cumbre de ese volcán, por lo que los promotores buscan alternativas para un proyecto millonario. La administración estadounidense se ha concedido un año de plazo para evaluar el proyecto y la contestación que ha surgido al mismo en Hawai antes de decidir de forma definitiva si mantiene esta opción o «cede» su instalación a la isla canaria.

El telescopio de treinta metros pertenece a una nueva generación de telescopios «extremadamente grandes» que permitirán ver mucho más profundamente el espacio y observar objetos cósmicos con una sensibilidad sin precedentes. Con un diámetro del espejo principal de 30 metros, el TMT será tres veces más ancho y tendrá un área nueve veces mayor que el mayor telescopio de luz visible actualmente existente en el mundo. Su construcción rondaría los 1.200 millones de euros y el gasto anual de sus operaciones y mantenimiento unos 39 millones. El telescopio ha sido diseñado y desarrollado por una asociación internacional sin fines de lucro en la que participan el Instituto de Tecnología de California, la Universidad de California, los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón, los Observatorios Astronómicos Nacionales de la Academia de Ciencias de China, el Departamento de Ciencia y Tecnología de la India y el Consejo Nacional de Investigación de Canadá.

La senadora socialista Olivia Delgado ha asegurado que sería un «hito histórico» la construcción en La Palma de esa infraestructura científica y tecnológica y ha subrayado que situaría a esta isla a la vanguardia mundial del estudio y el conocimiento del Universo. Delgado ha valorado el impacto económico y social que tendría el TMT, por el número de empleos que se crearían y la incidencia en el PIB de la isla, pero también por el aumento del número de turistas que se interesan por ese tipo de instalaciones y por el incremento de los eventos científicos que se programarían en La Palma. El senador del PP Borja Pérez ha destacado también el nivel de la ciencia en La Palma y que la isla es ya un referente mundial, y que la instalación de ese telescopio gigante la situaría «en la cúspide» de la astronomía mundial.
Oriundo de la isla y alcalde del municipio palmero de Breña Baja, el senador Borja Pérez ha celebrado la unanimidad de todos los grupos para respaldar una infraestructura «buena para La Palma, buena para Canarias y buena para España», y ha asegurado que su localización allí contribuiría a diversificar la economía de la isla, que pivota ahora en el turismo y la agricultura.

PANIC, una cámara infrarroja de gran campo.

Una tesis desarrollada en el IAA obtiene el premio MERAC 2020 en nuevas tecnologías | Instituto de Astrofísica de Andalucía - CSIC

Cardenas Vázquez, María Concepción. PANIC, una cámara infrarroja de gran campo para el observatorio de Calar Alto. [TESIS]. Granada : Universidad de Granada, 2018. DESCARGAR PDF


La ingeniera óptica Concepción Cárdenas Vázquez ha sido galardonada con el Premio MERAC a la Mejor Tesis Doctoral en Nuevas Tecnologías (Instrumental), otorgado por la Sociedad Astronómica Europea (EAS). La tesis aborda el desarrollo de PANIC, una cámara infrarroja de gran campo que opera en el Observatorio de Calar Alto.

La fundación MERAC (Mobilising European Research in Astrophysics and Cosmology) y la Sociedad Astronómica Europea (EAS) otorgan bienalmente los premios MERAC a la mejor tesis desarrollada en Europa, un galardón que busca promover la investigación innovadora en astrofísica y cosmología y apoyar a los investigadores jóvenes. Dotado con 25.000 euros, el premio en la categoría de Nuevas Tecnologías (Instrumental), ha sido concedido en 2020 a la tesis de Concepción Cárdenas «PANIC, una cámara infrarroja de gran campo para Calar Alto», desarrollada en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).

“La tesis incluye la vida completa de desarrollo de un instrumento astronómico, desde el diseño conceptual y el estudio de viabilidad hasta la integración y verificación final, tanto en el laboratorio como en los telescopios, siguiendo todos los procesos estándar y las revisiones exhaustivas del diseño”, apunta Concepción Cárdenas, que trabaja en la actualidad en el Max-Plack Institut für Astronomie (MPIA), en Heidelberg (Alemania), y que, con motivo del premio, presentará su tesis en una de las sesiones plenarias de la reunión de la Sociedad Astronómica Europea que tendrá lugar en julio de este año.

LA CÁMARA PANIC

PANIC pertenece a la nueva generación de cámaras infrarrojas de gran campo para telescopios terrestres y se trata de la primera en el hemisferio norte que pertenece a la comunidad astronómica española. Numerosos casos científicos se benefician de su gran campo y de los filtros que incorpora, desde astronomía extragaláctica hasta el estudio del Sistema Solar, y se trata de un instrumento idóneo para el desarrollo de grandes muestreos, o surveys. PANIC puede contribuir, igualmente, al estudio de la formación estelar, las explosiones de rayos gamma o la búsqueda de cuásares muy distantes.

Vista del banco óptico de PANIC durante su integración en laboratorio, con toda la óptica y los detectores instalados.

El desarrollo de la cámara comprendía varios retos importantes –señala Concepción Cárdenas (MPIA)–, debidos al extenso campo de visión requerido en el telescopio de 2.2 metros y al rango espectral deseado (infrarrojo cercano). En primer lugar, ha habido que afrontar el desafío de diseñar lentes de gran tamaño, la optimización de un sistema con aberraciones muy severas fuera de eje (en particular, astigmatismo y curvatura de campo) y, a la par, la minimización de las aberraciones cromáticas debido al amplio rango espectral. En segundo lugar, al trabajar acoplada al foco Cassegrain del telescopio, surgía el reto de doblar el camino óptico para empaquetar el instrumento dentro de un espacio muy acotado.

Sus particularidades hacen a PANIC única dentro del restringido número de instrumentos de este tipo que existen en la actualidad. La cámara observa en el infrarrojo cercano, una longitud de onda que requiere condiciones de vacío y sistemas criogénicos que descienden, en el caso de PANIC, a los 178 grados Centígrados bajo cero. Su gran campo de visión permite, en el telescopio de 2.2 metros, observar la luna llena entera, y en el de 3.5 metros el sistema compuesto por Júpiter y sus lunas mayores (o satélites galileanos). Las prestaciones del instrumento, como la escala de placa, el campo de visión, la calidad de imagen y la distorsión en todo el campo, medidos en ambos telescopios, confirman que PANIC cumple los requerimientos exigidos. Las observaciones con PANIC permiten abordar proyectos científicos novedosos y originales a la comunidad astronómica nacional e internacional.


FUENTE: INSTITUTO DE ASTROFÍSICA DE ANDALUCÍA, IAA-CSIC