Por qué el próximo lanzamiento de la NASA podría reescribir la historia del universo

Con la expectativa de saber más datos del Universo que nos rodea, la NASA y SpaceX se están preparando para un emocionante lanzamiento de doble misión en los próximos días.

En concreto, el objetivo de descubrir secretos cósmicos y misterios solares es la raíz de las misiones espaciales SPHEREx y PUNCH. Sobre todo de la misión SPHEREx (Espectrofotómetro para la historia del universo, época de reionización y exploración de hielos) que proporcionará un estudio espectral de todo el cielo.

“A lo largo de una misión planificada de dos años, el observatorio SPHEREx recopilará datos sobre más de 450 millones de galaxias y más de 100 millones de estrellas en la Vía Láctea con el fin de explorar los orígenes del universo”, detalló la NASA en una reciente publicación.

En tanto, la misión PUNCH (Polarimetro para Unificar la Corona y la Heliosfera) está diseñada para estudiar la atmósfera exterior del Sol (corona) y cómo se extiende hacia el espacio, formando el viento solar, una corriente de partículas cargadas que influye en todo el sistema solar.

Las misiones SPHEREx y PUNCH de la NASA están programadas para lanzarse esta noche a las 7.10 hora local, desde la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg.

La revolución cósmica de SPHEREx

Con forma de megáfono, el observatorio de esta próxima misión hará un mapa de todo el cielo en luz infrarroja para responder a algunas de las grandes preguntas sobre el Universo.

La misión se centrará en regiones masivas de gas y polvo llamadas nubes moleculares . Dentro de ellas, SPHEREx también observará algunas estrellas recién formadas y los discos de material que las rodean, de donde nacen los nuevos planetas.

Aunque telescopios espaciales como el James Webb de la NASA y el retirado Spitzer han detectado agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono y otros compuestos en cientos de objetivos, el observatorio SPHEREx es el primero en estar especialmente equipado para realizar un estudio a gran escala de la galaxia en busca de hielo de agua y otros compuestos congelados.

“Con su lanzamiento previsto desde la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg en California, el observatorio espacial SPHEREx de la NASA proporcionará a los astrónomos una visión general del cosmos como ninguna antes”, describió la NASA.

Y agregó: “El Espectrofotómetro para la Historia del Universo en la Época de Reionización y Explorador de Hielos (SPHEREx, por sus siglas en inglés) cartografiará todo el espacio cósmico en 102 colores infrarrojos, iluminando los orígenes de nuestro universo, las galaxias dentro de él y los ingredientes clave para la vida en nuestra propia galaxia”.

En lugar de tomar imágenes en 2D de un objetivo como una estrella, SPHEREx recopilará datos en 3D a lo largo de su línea de visión. Esto permite a los científicos ver la cantidad de hielo presente en una nube molecular y observar cómo cambia la composición del hielo en diferentes entornos.

Al realizar más de 9 millones de estas observaciones en línea de visión y crear el estudio más grande jamás realizado de estos materiales, la misión ayudará a los científicos a comprender mejor cómo se forman estos compuestos en los granos de polvo y cómo los diferentes entornos pueden influir en su abundancia.

El proyecto SPHEREx es gestionado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) para la División de Astrofísica de la NASA dentro de la Dirección de Misiones Científicas en la sede de la NASA Washington D.C. BAE Systems (anteriormente Ball Aerospace) construyó el telescopio y la plataforma de la nave espacial. El análisis científico de los datos de SPHEREx será realizado por un equipo de científicos situados en 10 instituciones en Estados Unidos, dos en Corea del Sur y una en Taiwán.

Los datos serán procesados y archivados en el Centro de Procesamiento y Análisis del Infrarrojo (IPAC, por sus siglas en inglés) de Caltech, el cual administra el JPL para la NASA. El investigador principal de la misión tiene su sede en Caltech con un nombramiento conjunto en JPL. Y el conjunto de datos de SPHEREx estará disponible públicamente en el Archivo de Ciencias Infrarrojas de la NASA/IPAC.

Los seis datos clave sobre esta misión espacial

1. El telescopio espacial SPHEREx arrojará luz sobre un fenómeno llamado inflación cósmica.

En la primera milmillonésima de billonésima de billonésima de segundo después del Big Bang, el universo aumentó de tamaño en un billón de billones de veces.

Conocido como inflación cósmica, este suceso casi instantáneo tuvo lugar hace casi 14.000 millones de años, y sus efectos se pueden encontrar en la distribución de la materia a gran escala en el universo actual. Al cartografiar la distribución de más de 450 millones de galaxias, SPHEREx ayudará a los científicos a mejorar nuestra comprensión de la física que sustentó este evento cósmico extremo.

2. El observatorio medirá el resplandor colectivo de galaxias cercanas y lejanas, incluyendo la luz de las que no han sido observadas individualmente.

Los científicos pueden estimar la producción total de la luz de todas las galaxias a lo largo de la historia cósmica, observando galaxias individuales y extrapolándola a los billones de galaxias en el universo.

El telescopio espacial SPHEREx medirá el resplandor total de todas las galaxias, incluyendo las galaxias demasiado pequeñas, demasiado difusas o demasiado lejanas, para que otros telescopios puedan detectarlas con facilidad. La combinación de este resultado con los estudios de galaxias individuales dará a los científicos una imagen más completa de todas las principales fuentes de luz en el universo.

3. La misión buscará en la galaxia Vía Láctea los componentes esenciales de la vida.

La vida tal y como la conocemos no existiría sin ingredientes básicos como el agua y el dióxido de carbono. El observatorio SPHEREx está diseñado para encontrar estas moléculas congeladas en nubes interestelares de gas y polvo, donde se forman las estrellas y los planetas. La misión identificará la ubicación y la abundancia de estos compuestos helados en nuestra galaxia, dando a los investigadores una mejor idea de su disponibilidad en las materias primas para los planetas recién formados.

4. Este telescopio añade fortalezas únicas a la flota de telescopios espaciales de la NASA.

Telescopios espaciales como Hubble y Webb de la NASA han visto de cerca muchos rincones del universo para mostrarnos planetas, estrellas y galaxias en alta resolución.

Pero algunas preguntas —como: ¿cuánta luz emiten colectivamente todas las galaxias del universo?— solo puede responderse mirando el panorama general. Con ese fin, el observatorio SPHEREx proporcionará mapas que abarcarán todo el cielo. Los objetivos de interés científico identificados por SPHEREx pueden ser estudiados con más detalle por telescopios específicos como Hubble y Webb.

5. El observatorio SPHEREx hará el mapa de todo el cielo más colorido de la historia.

El observatorio SPHEREx “ve” la luz infrarroja. Indetectable para el ojo humano, este rango de luz es ideal para estudiar estrellas y galaxias. Usando una técnica llamada espectroscopia, los científicos pueden dividir la luz en los colores que la componen (longitudes de onda individuales), de manera parecida a la que un prisma crea un arcoíris a partir de la luz solar, para medir la distancia hasta los objetos cósmicos y aprender sobre su composición.

Con el mapa espectroscópico de SPHEREx a su disposición, los científicos podrán detectar evidencia de compuestos químicos en nuestra galaxia, como el hielo de agua.

Con ello, no solo medirán la cantidad total de luz que emiten las galaxias en nuestro universo, sino que también discernirán qué tan brillante era ese resplandor total en diferentes puntos de la historia cósmica. Y trazarán las ubicaciones en 3D de cientos de millones de galaxias para estudiar cómo la inflación afectó la estructura a gran escala del universo actual.

6. El diseño en forma de cono de la nave espacial le ayuda a mantenerse fría y a observar objetos tenues.

El telescopio infrarrojo y los detectores de la misión deben funcionar a unos menos 210 grados Celsius (menos 350 grados Fahrenheit). Esto es, en parte, para evitar que estos componentes generen su propio resplandor infrarrojo, lo que podría opacar la tenue luz de las fuentes cósmicas.

Para mantener fríos sus elementos y al mismo tiempo simplificar el diseño y las necesidades operativas de la nave espacial, SPHEREx se basa en un sistema de enfriamiento completamente pasivo: no se utiliza electricidad ni refrigerantes durante las operaciones normales.

La clave para hacer posible esta hazaña son tres escudos de fotones en forma de conos para proteger el telescopio del calor de la Tierra y el Sol, así como una estructura de espejos debajo de los escudos para dirigir el calor del instrumento hacia el espacio. Esos escudos de fotones le dan a la nave espacial su contorno distintivo.