Primeras imágenes del Telescopio Espacial James Webb

Representación artística del Telescopio Espacial James Webb. Crédito: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez.

Luego se semanas de preparación y puesta a punto de los instrumentos del Telescopio Espacial James Webb, la NASA junto a la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA) presentaron las primeras imágenes científicas del telescopio, además del espectro de un exoplaneta.

Cúmulo de galaxias SMACS 0723

El telescopio James Webb ha producido la imagen infrarroja más profunda y nítida del universo lejano hasta la fecha. Conocida como el primer campo profundo de Webb, la imagen del cúmulo de galaxias SMACS 0723 rebosa detalles. Crédito: NASA, ESA, CSA y STScI.

Primero, fue el turno de una nueva imagen del cúmulo de galaxias SMACS 0723, presentada el 11 de marzo desde la Casa Blanca por Joe Biden, presidente de Estados Unidos. La primera imagen a todo color de James Webb muestra miles de galaxias, incluyendo los objetos más tenues que se han observado en luz infrarroja hasta la fecha.

La imagen de Webb abarca una minúscula porción del vasto universo, que aparecería del tamaño de un grano de arena sostenido a la distancia de un brazo extendido para alguien que observara desde tierra. La masa combinada de este cúmulo de galaxias actúa como una lente gravitacional, aumentando galaxias más distantes, incluyendo algunas que aparecieron cuando el universo tenía menos de mil millones de años de edad. Este campo profundo, tomado con la cámara del infrarrojo cercano (NIRCam) de Webb, es una imagen compuesta hecha de imágenes en diferentes longitudes de onda, con un total de 12,5 horas de exposición, alcanzando profundidades en longitudes de onda del infrarrojo más allá de los campos más profundos del Telescopio Espacial Hubble, que llevaban semanas. Y esto es solo el principio. Los investigadores seguirán utilizando el Webb para tomar exposiciones más largas, revelando más de nuestro vasto universo.

Este campo también fue fotografiado por el instrumento del infrarrojo medio (MIRI), que observa la luz en el infrarrojo medio. La imagen tomada por MIRI ofrece un caleidoscopio de colores y resalta los lugares donde hay polvo, un ingrediente importante para la formación de estrellas y, en última instancia, para la vida misma.

Nebulosa del Anillo del Sur

Dos cámaras a bordo del telescopio James Webb capturaron la más reciente imagen de esta nebulosa planetaria, catalogada como NGC 3132 y conocida informalmente como la nebulosa del Anillo del Sur. Crédito: NASA, ESA, CSA y STScI.

Webb ha revelado detalles de la nebulosa planetaria NGC 3132 –más conocida como Nebulosa del Anillo del Sur– que antes estaban ocultos a los astrónomos. La poderosa vista infrarroja del telescopio pone a plena vista la segunda estrella de esta nebulosa, junto con estructuras extraordinarias creadas a medida que las estrellas dan forma al gas y al polvo que las rodea.

Nuevos detalles, como estos de las últimas etapas en la vida de una estrella, nos ayudarán a comprender mejor el modo como las estrellas evolucionan y transforman su entorno. Estas imágenes también revelan galaxias distantes escondidas en el fondo. La mayoría de los puntos de luz multicolor que se ven aquí son galaxias, no estrellas.

Dos estrellas, que están unidas en una estrecha órbita, dan forma al paisaje local. Las imágenes infrarrojas de Webb presentan nuevos detalles de este complejo sistema. Las estrellas, y sus capas de luz, son prominentes en la imagen de la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) de la izquierda, mientras que la imagen del instrumento de infrarrojo medio (MIRI) de la derecha muestra por primera vez que la segunda estrella está rodeada de polvo. La estrella más brillante se encuentra en una etapa anterior de su evolución estelar y es probable que en el futuro expulse su propia nebulosa planetaria.

Quinteto de Stephan

Este enorme mosaico es la imagen más grande de Webb hasta la fecha: contiene más de 150 millones de píxeles. Con su poderosa visión infrarroja y una resolución espacial extremadamente alta, muestra detalles nunca antes vistos en este grupo de galaxias. Crédito: NASA, ESA, CSA y STScI.

Este enorme mosaico es la imagen más grande de Webb hasta la fecha, y cubre aproximadamente una quinta parte del diámetro de la Luna. Contiene más de 150 millones de píxeles y está construido con casi 1.000 archivos de imágenes individuales. La información de Webb proporciona nuevos conocimientos sobre cómo las interacciones galácticas pueden haber impulsado la evolución de las galaxias en el universo primitivo.

Con su poderosa visión infrarroja y una resolución espacial extremadamente alta, Webb muestra detalles nunca antes vistos en este grupo de galaxias. Cúmulos brillantes de millones de estrellas jóvenes y regiones de brotes estelares donde nacen estrellas frescas adornan la imagen. Amplias colas de gas, polvo y estrellas son atraídas desde varias de las galaxias debido a las interacciones gravitacionales. De manera más dramática, Webb captura enormes ondas de choque cuando una de las galaxias, NGC 7318B, atraviesa el cúmulo.

Aunque son llamadas un “quinteto”, solo cuatro de las galaxias están realmente cerca entre sí y atrapadas en una danza cósmica. La quinta galaxia que está más a la izquierda, llamada NGC 7320, está en primer plano en comparación con las otras cuatro. NGC 7320 reside a 40 millones de años luz de distancia de la Tierra, mientras que las otras cuatro galaxias (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B y NGC 7319) se encuentran a unos 290 millones de años de distancia. Esto sigue siendo bastante cerca en términos cósmicos, en comparación con galaxias más lejanas a miles de millones de años luz. Estudiar galaxias relativamente cercanas como estas ayuda a la comunidad científica a comprender mejor las estructuras que se ven en un universo mucho más distante.

Región NGC 3324

Este paisaje salpicado de estrellas brillantes es en realidad el borde de una región cercana y joven donde se forman estrellas, llamada NGC 3324, en la nebulosa de Carina. Esta imagen, capturada en luz infrarroja por el telescopio James Webb, revela por primera vez regiones de nacimiento estelar que antes eran invisibles. Crédito: NASA, ESA, CSA y STScI.

Este paisaje de “montañas” y “valles” salpicados de estrellas brillantes es en realidad el borde de una región cercana y joven donde se forman estrellas, llamada NGC 3324, en la nebulosa de Carina. Esta imagen, capturada en luz infrarroja por el nuevo telescopio espacial James Webb de la NASA, revela por primera vez regiones de nacimiento estelar que antes habían sido invisibles.

Llamados los precipicios cósmicos, la imagen aparentemente tridimensional de Webb luce como montañas escarpadas en una noche iluminada por la Luna. En realidad, es el borde de la cavidad gaseosa gigante que está dentro de NGC 3324, y los “picos” más altos en esta imagen tienen una altura aproximada de 58 años luz. La zona cavernosa ha sido tallada en la nebulosa por la intensa radiación ultravioleta y los vientos estelares de estrellas jóvenes extremadamente grandes y calientes, ubicadas en el centro de la burbuja, sobre el área que se muestra en esta imagen.

La abrasadora radiación ultravioleta de las estrellas jóvenes está esculpiendo la pared de la nebulosa, erosionándola lentamente. Dramáticos pilares se elevan sobre la pared brillante de gas, resistiendo esta radiación. El “vapor” que parece emerger de las “montañas” celestiales es en realidad gas ionizado caliente y polvo caliente que brotan de la nebulosa debido a la implacable radiación.

Webb pone al descubierto viveros estelares y estrellas individuales nacientes que están completamente ocultos en fotografías en luz visible. Debido a la sensibilidad de Webb a la luz infrarroja, el telescopio puede mirar a través del polvo cósmico para ver estos objetos. Chorros protoestelares, que emergen con claridad en esta imagen, salen disparados de algunas de estas estrellas jóvenes. Las fuentes más jóvenes aparecen como puntos rojos en la región oscura y polvorienta de la nube. Los objetos en las fases más tempranas y rápidas de la formación estelar son difíciles de capturar, pero la extrema sensibilidad, la resolución espacial y la capacidad para generar imágenes de Webb le permiten documentar estos elusivos eventos.

Espectro de la atmósfera de un exoplaneta

El telescopio espacial James Webb de la NASA ha captado la señal inconfundible del agua, junto con evidencia de nubes y bruma, en la atmósfera que rodea WASP-96b. Crédito: NASA, ESA, CSA, y STScI.

El telescopio espacial James Webb de la NASA ha captado la señal inconfundible del agua, junto con evidencia de nubes y bruma, en la atmósfera que rodea un planeta gigante gaseoso, caliente e inflado, que orbita alrededor de una estrella distante parecida al Sol.

La observación, que revela la presencia de moléculas de gas específicas, con base en pequeñas disminuciones en el brillo de colores de luz precisos, es la más detallada de su tipo hasta la fecha, demostrando la capacidad sin precedentes de Webb de analizar atmósferas a cientos de años luz de distancia.

Si bien el telescopio espacial Hubble ha analizado numerosas atmósferas de exoplanetas en las últimas dos décadas, capturando la primera detección clara de agua en 2013, la observación inmediata y más detallada de Webb marca un gigante paso adelante en la búsqueda para caracterizar planetas potencialmente habitables más allá de la Tierra.

WASP-96 b es uno de los más de 5.000 exoplanetas confirmados en la Vía Láctea. Ubicado a unos 1.150 años luz de distancia en la constelación del Fénix en el cielo del hemisferio sur, representa un tipo de gigante gaseoso que no tiene un análogo directo en el Sistema Solar. Con una masa inferior a la mitad de la masa de Júpiter y un diámetro 1,2 veces mayor, WASP-96 b está mucho más “inflado” que cualquiera de los planeta que orbitan alrededor de nuestro Sol. Y con una temperatura superior a 538 °C, es significativamente más caliente. WASP-96 b tiene una órbita extremadamente cercana a su estrella similar al Sol, apenas a un noveno de la distancia entre Mercurio y el Sol, y completa un circuito cada tres días y medio, en días terrestres.

El generador de imágenes del infrarrojo cercano y espectrógrafo sin rendija (NIRISS) midió la luz del sistema WASP-96 durante 6,4 horas mientras el planeta pasaba por delante de la estrella. El resultado es una curva de luz que muestra la atenuación general de la luz de las estrellas durante su tránsito, y un espectro de transmisión que revela el cambio en el brillo de las longitudes de onda individuales de luz infrarroja entre 0,6 y 2,8 micras.

El espectro de transmisión pone al descubierto detalles de la atmósfera que antes habían estado ocultos: la inequívoca señal del agua, indicaciones de bruma y la evidencia de nubes que se pensaba que no existían según observaciones anteriores.

Un espectro de transmisión se hace al comparar la luz de las estrellas que es filtrada a través de la atmósfera de una planeta a medida que este se desplaza por delante de su estrella con la luz de las estrellas sin filtrar que es detectada cuando el planeta está al lado de la estrella. Los investigadores son capaces de detectar y medir la abundancia de gases clave en la atmósfera de un planeta a partir del patrón de absorción, es decir, las ubicaciones y las alturas de los picos en la gráfica.

El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio de ciencias espaciales del mundo. Webb resolverá los misterios del Sistema Solar, verá más allá de mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorará las misteriosas estructuras y los orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. James Webb es un programa internacional dirigido por la NASA con sus socios: la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense.

Fuente: Ciencia de la NASA