Los científicos utilizarán el Telescopio Espacial James Webb de la NASA para estudiar secciones del cielo previamente observadas por los Grandes Observatorios de la NASA, incluyendo el Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Espacial Spitzer, para comprender la creación de las primeras galaxias y estrellas del universo.
Después de que se lance y se haya puesto en marcha por completo, los científicos planean enfocar el telescopio Webb en secciones del campo ultraprofundo Hubble (HUDF) y la encuesta profunda de los grandes observatorios (GOODS). Estas secciones de cielo se encuentran entre la lista de objetivos de Webb elegida por observadores de tiempo garantizados, científicos que ayudaron a desarrollar el telescopio y así llegaron a estar entre los primeros en usarlo para observar el universo. El grupo de científicos utilizará principalmente el instrumento de infrarrojo medio de Webb (MIRI) para examinar una sección de HUDF y la cámara de infrarrojo cercano de Webb (NIRCam) para obtener imágenes de parte de GOODS.
«Al mezclar [los datos de] estos instrumentos, obtendremos información sobre la tasa actual de formación estelar, pero también obtendremos información sobre el historial de formación estelar«, explicó Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen, astrónomo del espacio danés. Research Institute en Dinamarca y el investigador principal de las observaciones propuestas.
Pablo Pérez-González, profesor de astrofísica en la Universidad Complutense de Madrid en España y uno de los varios co-investigadores en la observación propuesta por Nørgaard-Nielsen, dijo que usarán Webb para observar alrededor del 40 por ciento del área de HUDF con MIRI, en aproximadamente el La misma ubicación que los telescopios terrestres como Atacama Large Millimeter Array (ALMA) y Very Large Telescope Array (VLT) obtuvieron datos de campo ultraprofundos.
La icónica imagen de HUDF muestra aproximadamente 10,000 galaxias en una pequeña sección del cielo, lo que equivale a la cantidad de cielo que verías a simple vista si la miras a través de una pajita de soda. Muchas de estas galaxias son muy débiles, más de mil millones de veces más débiles que lo que puede ver el ojo humano desnudo, marcándolas como algunas de las galaxias más antiguas dentro del universo visible.
Con sus potentes instrumentos espectrográficos, Webb verá muchos más detalles de los que las imágenes pueden proporcionar. La espectroscopía mide el espectro de la luz, que los científicos analizan para determinar las propiedades físicas de lo que se está observando, incluida la temperatura, la masa y la composición química. Pérez-González explicó que esto permitirá a los científicos estudiar cómo los gases se transforman en estrellas en las primeras galaxias y comprender mejor las primeras fases en la formación de agujeros negros supermasivos, incluyendo cómo esos agujeros negros afectan la formación de su galaxia. Los astrónomos creen que el centro de casi todas las galaxias contiene un agujero negro supermasivo, y que estos agujeros negros están relacionados con la formación galáctica.
MIRI puede observar en el rango de longitud de onda infrarroja de 5 a 28 micras. Pérez-González dijo que utilizarán el instrumento para observar una sección de HUDF en 5.6 micras, lo que Spitzer es capaz de hacer, pero que Webb podrá ver objetos 250 veces más débiles y con ocho veces más resolución espacial. En este caso, la resolución espacial es la capacidad de un telescopio óptico, como Webb, para ver los detalles más pequeños de un objeto.
Pérez-González dijo en el área de HUDF que observarán que el Hubble pudo ver unas 4,000 galaxias. Añadió que, con Webb, «detectarán alrededor de 2,000 a 2,500 galaxias, pero en una banda espectral completamente diferente, tantas galaxias serán bastante diferentes de las que [Hubble] detectaron«.
Con NIRCam, el equipo observará una parte de la región GOODS cerca de su sección seleccionada de HUDF. El campo completo de encuestas GOODS incluye observaciones de Hubble, Spitzer y varios otros observatorios espaciales.
«Estas imágenes de NIRCam se tomarán en tres bandas, y serán las más profundas obtenidas por cualquier equipo de observación de tiempo garantizado«, explicó Pérez-González.
NIRCam puede observar en el rango de longitud de onda infrarroja de 0.6 a 5 micras. Pérez-González explicó que lo usarán para observar una sección de BIENES en la banda de 1.15 micras, que el Hubble es capaz de hacer, pero que Webb podrá ver objetos 50 veces más débiles y con una resolución espacial dos veces mayor. También lo usarán para observar las bandas de 2.8 y 3.6 micras. Spitzer también puede hacerlo, pero Webb podrá observar objetos casi 100 veces más débiles y con una resolución espacial ocho veces mayor.
Debido a que el universo se está expandiendo, la luz de los objetos distantes en el universo se «desplaza hacia el rojo«, lo que significa que la luz emitida por esos objetos es visible en las longitudes de onda más rojas en el momento en que nos alcanza. Los objetos más alejados de nosotros, aquellos con los desplazamientos hacia el rojo más altos, tienen su luz cambiada a la parte infrarroja cercana y media del espectro electromagnético. El telescopio Webb está específicamente diseñado para observar los objetos en esa área del espectro, lo que lo hace ideal para observar el universo primitivo.
«Cuando construyes un observatorio con capacidades sin precedentes, lo más probable es que los resultados más interesantes no sean los que puedes esperar o predecir, sino los que nadie puede imaginar«, dijo Pérez-González.
Fuente: Science Daily.