La imagen la recordamos todos: el cúmulo galáctico SMACS 0723 visto por el telescopio espacial James Webb, la primera imagen científica que vimos del mayor observatorio espacial de la historia. Entre las numerosas galaxias que se veían en la imagen, había algunos pequeños objetos que, dado su pequeño tamaño y color, parecían estar muy lejos. No olvidemos que el James Webb (JWST) nos permite ver en el infrarrojo, por lo que un objeto que se ve muy rojo en una de estas imágenes de falso color significa que solo emite en el infrarrojo, es decir, que estamos hablando de una galaxia muy, muy lejana y, por tanto, que vemos tal y como era poco después del Big Bang. En los últimos meses el observatorio espacial ha obtenido otras imágenes igual de impresionantes. La última, una hermosa estampa del llamado Cúmulo de Pandora (Abell 2744), en la que también se ven galaxias muy lejanas afectadas por los efectos de lente gravitatoria de cúmulos de galaxias más cercanos.
Bien, ¿y qué hemos aprendido con estas imágenes de galaxias lejanas? Pues muchísimas cosas, pero publicar artículos científicos de alto nivel en pocos meses resulta harto complejo, por lo que muchos de los resultados son preliminares y, en ocasiones, distintos equipos de investigadores se contradicen en las conclusiones (spoiler: hay que tener paciencia). Lo primero a tener en cuenta es que en estas imágenes —y en otras tomadas posteriormente— se aprecian múltiples galaxias candidatas a tener un corrimiento al rojo (z), entre 11 y 20 (z va de 0 a infinito). O lo que es lo mismo, las vemos cuando… ¡el Universo tenía entre 200 y 400 millones de años! Alucinante. Pero antes de nada, la cuestión clave es saber exactamente a qué distancias están estas galaxias primigenias. Y esto no es sencillo. El JWST no puede hacer un análisis espectroscópico de todos los objetos que se ven en estas imágenes y sin un espectro no podemos calcular el corrimiento al rojo, que nos da la edad y distancia al objeto observado. Por este motivo, lo que hacen los astrónomos es usar un atajo, un pequeño truco denominado «el corte de Lyman».
Esta ingeniosa técnica se basa en que la radiación ultravioleta que emiten las estrellas de una galaxia lejana es absorbida por el medio interestelar, por lo que no nos llega radiación de esta zona del espectro (las líneas de la serie Lyman del espectro de hidrógeno están en el ultravioleta, de ahí el nombre). Cuanto más lejos esté una galaxia, más corrimiento al rojo tendrá y, por tanto, este corte de Lyman aparecerá en longitudes de onda más y más largas. Para estas primeras galaxias estamos hablando del infrarrojo medio, justo la región del espectro que observa el JWST. Para una primera aproximación al cálculo de z, se puede usar una variante fotométrica del Corte de Lyman: los investigadores solo tienen que comparar imágenes del JWST tomadas en diferentes filtros y ver en cuáles ya no se ven las candidatas a galaxias lejanas. Vale, ¿pero qué tienen de especial estas galaxias? Al fin y al cabo, al poder ver en el infrarrojo, se esperaba que este telescopio espacial pudiese ver objetos más lejanos que el Hubble y los observatorios terrestres, ¿no? Sí, pero lo sorprendente es que pocos esperaban ver tantas galaxias lejanas con z superior a 11 y, menos aún, con un z de entre 15 y 20. ¿Por qué? Pues porque las primeras estrellas se cree que nacieron precisamente alrededor de z = 20 y es muy difícil explicar que justo en esa época veamos galaxias ya formadas. Y no solo es que haya muchas galaxias extremadamente jóvenes, sino que además la mayoría presentan una estructura desarrollada, o sea, compactas y con forma de disco, un hecho que contradice las conclusiones de algunos estudios previos de galaxias primigenias realizados con datos del telescopio Hubble.
Pero tengamos en cuenta que, naturalmente, la mayoría de estas galaxias lejanas son en realidad candidatas a galaxias lejanas. Para asegurarnos de que están realmente tan lejos hay que confirmar su z preciso con un espectro detallado, pero el JWST simplemente no tiene tiempo para ir confirmando todas y cada una de las candidatas. La técnica fotométrica del Corte de Lyman no es precisa y muchos de los corrimientos al rojo calculados por este método puede que no sean correctos debido a errores de calibración o a que las galaxias tienen grandes cantidades de polvo que provocan que se vean más rojas —y lejanas— de lo que en realidad son. Hasta el advenimiento de la Era del James Webb, la galaxia más lejana era GN-z11, con un z de, bueno, 11, calculado gracias a los telescopios espaciales Hubble y Spitzer. Con el JWST ya tenemos galaxias confirmadas espectroscópicamente con z mayores de 12 como JADES-GS-z13-0 (con un z de 12,4).
Lo que sí sabemos de algunas galaxias de las que se han obtenido espectros detallados es que su brillo proviene no solo de luz estelar, sino de gas interestelar ionizado muy caliente. También vemos que la proporción de oxígeno —y, por extensión, la de otros elementos «pesados»— es solo del 2% de la actual, algo lógico si tenemos en cuenta que las primeras estrellas solo estaban formadas por hidrógeno y helio y el resto de elementos se formaron en su interior. Por tanto, cuanto más joven es una galaxia, menos «metales» —en la jerga astrofísica— tiene. Estas características hacen que este tipo de galaxias sean semejantes a las llamadas «guisantes verdes», pequeñas galaxias —su tamaño es del 5% del de la Vía Láctea— relativamente cercanas con gran cantidad de gas y estrellas muy jóvenes que destacan por su forma esférica y su color verdoso. Normal, porque si efectivamente son galaxias jovencitas, deben ser pequeñas y tener grandes cantidades de gas que todavía no ha formado estrellas. Estas pequeñas galaxias podrían ser las más primitivas desde el punto de vista de su composición química y las causantes de la reionización del Universo primigenio.
En definitiva, el Universo primigenio era un lugar más complejo de lo que pensábamos. Pero lo fascinante es que todas estas novedades son el resultado de un telescopio espacial que lleva poco más de seis meses enviando datos científicos. ¿Qué maravillas nos quedan por descubrir?
Referencias:
- https://francis.naukas.com/2023/02/15/el-jwst-observa-el-espectro-de-la-galaxia-gn-z11-estimando-su-z-10-6034-%c2%b1-0-0013/
- https://esawebb.org/images/weic2305a/
- https://webbtelescope.org/contents/early-highlights/nasas-webb-reaches-new-milestone-in-quest-for-distant-galaxies
- https://arxiv.org/pdf/2212.04480.pdf
- https://www.nature.com/articles/s41550-023-01892-3
- https://www.nature.com/articles/d41586-023-00064-7
- https://arxiv.org/pdf/2302.07256.pdf
- https://arxiv.org/pdf/2302.07234.pdf
- https://arxiv.org/pdf/2207.09428.pdf
No hace mas que acrecentar la necesidad de abarrotar el espacio con telescopios gigantes. A ver si conseguimos abaratar su coste y podemos tener hubbles mirando a exoplanetas cercanos mientras gigantes del infrarojo observan los inicios de la creación.
Por favor, que los gigantes del infrarrojo también me observen exoplanetas.
gracias 😅
Yo que en estos temas soy un poco inepto, qué ventajas tiene observar un exoplaneta de Alfa Centauri con un James Webb en lugar de un Hubble equivalente?
Suponiendo que fueran equivalentes en cuanto a instrumentos (en la realidad NO lo son)… la pavada de diferencia estaría en el diámetro del espejo primario… 6,5 m (Webb) versus 2,4 m (Hubble).
Nono, hablaba de dos telescopios equivalentes, uno óptico y otro infrarojo de digamos 8m.
La diferencia principal está en las distintas longitudes de onda del espectro observadas, que te dan información distinta y complementaria. O sea, que hay que observar desde los rayos x hasta ondas de radio lejanas (siempre y cuando la sensibilidad del instrumento sea capaz de detectar la energía de ese longitud de onda concreta, lo cual muchas veces no es posible con la tecnología actual o en función de la distancia del objeto).
Esto es válido para cualquier cosa que quieras estudiar: exoplanetas, estrellas, nubes de polvo, galaxias, etc.
https://danielmarin.naukas.com/2022/07/12/comienza-la-era-del-james-webb/
Unos extractos:
«El Hubble observa principalmente en el ultravioleta y en el visible, cierto, pero también tiene —y ha tenido— instrumentos capaces de ver el infrarrojo cercano. De hecho, actualmente el Hubble puede ver longitudes de onda de hasta 1,7 micras (infrarrojo cercano). La diferencia es que el JWST prácticamente solo ve en el infrarrojo, de 0,6 a 28 micras, mientras que el Hubble puede contemplar todo el espectro visible y el ultravioleta, además del infrarrojo cercano.»
Que es a lo que se refiere Pelau con los distintos instrumentos, pero hay que tener en cuenta que el espejo del Webb está optimizado precisamente para esas longitudes de onda más largas.
Y un exoplaneta
«Otro espectro ha sido el adquirido por el instrumento NIRISS, que ha estudiado la atmósfera del exoplaneta WASP-96 b. Se trata de un planeta extrasolar de tipo júpiter caliente situado a 1150 años-luz en la constelación del Fénix, con una masa 0,48 veces la de Júpiter. El James Webb ha detectado la presencia de vapor de agua en el espectro de transmisión del planeta (el obtenido al pasar por delante de la estrella). Aunque no es la primera vez que se detecta vapor de agua en un exoplaneta, se trata del espectro de transmisión de un exoplaneta en el infrarrojo más detallado que se haya obtenido. Y es un aperitivo de lo que podrá descubrir el JWST en otros exoplanetas.»
Y eso que no llegaba hasta el final, porque no era una observación con el MIRI
danielmarin.naukas.com/files/2022/07/STScI-01G7NBXK6M3XS7HYHXK1PA29R7.png
Aquí tienes otro exoplaneta con un espectro que se adentra más en el infrarrojo, aunque no lo suficientemente preciso como para diferenciar entre los modelos atmosféricos propuestos
nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/stsci-01gnvwz3ckz9dt4ev4n2tpmrph.png
Claro, pero por lo que entiendo, no hay razón por la que un instrumento como NIRISS en el infrarojo cercano no pueda estar en un «Hubble de 8m».
Mi pregunta es qué puede ver mejor un James Webb respecto a Hubble en lo que respecta a investigar exoplanetas conocidos (asumiendo que ambos telescopios fueran equivalentes).
O cambiando un poco la pregunta. Si fabricáramos un telescopio especializado en investigar los exoplanetas (no descubrir sino tratar de sacar información interesante), qué tipo de telescopio y qué instrumentos instalaríamos?
Y creo que la respuesta es HabEx
https://danielmarin.naukas.com/2020/01/17/habex-un-telescopio-espacial-para-descubrir-exoplanetas-habitados/
Pero ¿por qué limitarte al infrarrojo cercano y no ampliar el campo a longitudes de onda más largas, como hace el Webb? Al final, observar en todo el espectro te da más información que si sólo observas en una única parte.
Por otro lado, para el ejemplo que pones de coronografía, en longitudes de onda más largas los contrastes con la estrella son menores y eso puede facilitar la detección por imagen directa.
Sin embargo, yo no estoy comentando sobre ventajas o desventajas de una u otra longitud de onda sino de no perder la información que te entrega cualquier banda del espectro. De ahí el origen del debate, que los gigantes del infrarrojo también observen exoplanetas.
Observar en longitudes de onda más largas tiene la desventaja de que disminuye tu poder de resolución para un mismo diámetro de espejo. Eso es malo cuando haces coronografía. Pero mientras tu telescopio pueda observar lo que sea, lo usas. Sean galaxias, exoplanetas o asteroides cercanos.
Joer, esto justo de hoy me viene a huevo (aunque al ser desde tierra no se extiende mucho en el infrarrojo, pero vale para entender el concepto)
https://www.eso.org/public/spain/videos/potw2308a/
Este vídeo muestra observaciones infrarrojas de un planeta similar a Júpiter alrededor de la estrella AF Leporis, obtenidas con el instrumento SPHERE, instalado en el Very Large Telescope de ESO, en Chile. El planeta es la fuente brillante que se ve hacia el centro-izquierda de la imagen.
Las moléculas presentes en la atmósfera de este planeta absorben la luz en diferentes colores o longitudes de onda, lo que hace que el planeta parezca más brillante o más débil a medida que el video muestra las diferentes longitudes de onda.
Yo me pido un mundo más cercano, como Plutón o Tritón, con una superficie muy movida a pesar de ser muy fríos. Entre otras cosas, para confirmar las imágenes de New Horizons, que son tan fantásticas que no termino de creérmelas del todo.
En esos mundos el nitrógeno parece cambiar entre las fases sólida, líquida y gaseosa contínuamente, como en la Tierra lo hace el agua. Sería ideal estudiarlos mejor. Quién sabe si puede haber una vida distinta a la nuestra que tenga por líquido elemento el nitrógeno.
@fisivi
Pues si existise «vida» en el sentido que conocemos, especulo deberian tener un ciclo de vida MUY largo y lento; miles, quizas millones de años. O quizas sea como las cigarras, salir en una epoca realmente especial (¿perihelio? ¿interaccion gravitacional?) crecer y reproducirse rapidamente para despues entrar en un laaargo estasis.
Algunos videos muy especulativos, pero con un toque de ciencia razonable (use su sombrerito de aluminio, si asi lo desea).
Secretos de la Nasa – Las misterosas montañas de Pluton
//www.youtube.com/watch?v=KUDCbCzIIGs
Secretos de la Nasa – ¿Que son esos «caracoles espaciales» que vimos en Pluton? (en ingles)
//www.youtube.com/watch?v=mJPdR1F5BcI
Tevatron:
Dices «deberian tener un ciclo de vida MUY largo y lento; miles, quizas millones de años». Si, entiendo que una vida basada en establecer y romper enlaces químicos como los de las sustancias que nos componen, en un entorno tan frío sería muy lenta. Pero mi especulación va más bien sobre una vida basada en enlaces intermoleculares mucho más débiles, por ejemplo las fuerzas de Van der Waals. En ese caso bastaría un pequeño flujo de energía, y un flujo de sustancias mediante nitrógeno líquido, para mantener ese tipo de vida con un ciclo lo bastante corto como para evolucionar por selección natural en periodos similares a los de la vida terrestre.
Gracias por los vídeos. Lo del caracol es muy gracioso😉
Otra pregunta de lego. Suponiendo que futuras observaciones no tiren por tierra los modelos cosmológicos actuales, si las galaxias más lejanas que vemos con en las imágenes del JWT (aunque ya suponen un desafío para entender su formación) son las primeras en «salir al escenario», es de esperar que en imágenes de fondo de futuros telescopios más potentes se verá con más nitidez, pero no más galaxias, porque más lejos (antes) no había. ¿No?.
Además, un telescopio hipotético de otra civilización, en otro sistema solar de cualquier otra galaxia, incluso fuera de nuestro universo observable, también vería las galaxias más antiguas a la misma distancia que el JWSP, ¿no?.
No suelo comentar mucho, pero leo al maestro Daniel siempre, pero esta entrada me ha dejado con la boca abierta, no solo por lo bien que lo ha expuesto Daniel, sino también como lo han enriquecido los comentarios, en especial Pelau y Jaime Rudas, da gusto leer tanto y tan bien explicado, incluso para los que no somos expertos en la materia.
Gracias a todos de verdad.
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Suscribo por completo lo que comentas.
Yo aún diría más “Comento por completo lo que suscribes”
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Un artículo alucinante, con comentarios muy trabajados que nos ayudan a entender lo que ocurría en esos tiempos que ha conseguido ver el Webb.
🙂Es relajante leer que aunque el universo se expande es porque el espacio (la nada) se expande, así que nada se expande. ¡No pasa nada!
El espacio no es la nada.
https://www.youtube.com/watch?v=xSdWiACda6o
Está claro que la palabra espacio se usa para muchos conceptos, según de qué se hable o de quién hable.
Yo no puedo desprenderme del concepto de espacio como un vacío infinito. Pienso que nuestro universo, con sus campos, ondas y partículas está sustentado por un sustrato que ahora se expande dentro del vacío absoluto. No podemos ver más allá porque nuestros sentidos e instrumentos necesitan de ese sustrato, del que además están hechos.
Me parece muy interesante el debate de la posibilidad de que el universo sea infinito. Siempre he pensado que no lo es por el hecho de que todo tiene un continente y un contenido. Y todo debe ser relativo ahí fuera, no solo el tiempo sino también la distancia. Si seres de otros planetas nos han visitado tiene que existir la posibilidad de que todo se distorsione, se comprima y se acorten las distancias. Como si existieran distintos universos paralelos unidos por agujeros de gusano que se pueden atravesar para comunicar unos con otros. Un cosmos flexible. No se me ocurre otra forma de atravesar distancias que en principio no se pueden recorrer con la tecnología que conocemos. Aunque que no conozcamos algo no quiere decir que no exista…
OFF TOPIC
Como ya sabemos todos aqui, el mes que viene SpaceX intentara el lanzamiento del primer conjunto Bm-SSn.
Aparentemente no haran otro static fire para comprobar el funcionamiento de los 33 motores ni para comprobar si soportan mayor esfuerzo.
Ya hay una carga de Starlinks de segunda generacion esperando ser lanzada. Ahi habra bastante test.
Muy probablemente las primeras Starship se desechen.
El siguiente paso es conseguir la recuperacion exitosa. Es importante para la Moonship porque las versiones tankers deberan ser recuperables aunque la Moonship no lo sea.
Al final del articulo se dice:
«La Starship, argumentó [el entrevistado] más tarde en el panel, reducirá drásticamente los costes de lanzamiento. «Estamos a punto de ver cómo la masa en órbita pasa de 2.000 dólares el kilogramo a 200 dólares el kilogramo», afirmó. A largo plazo, los costes podrían seguir disminuyendo hasta el punto de que el propulsante sea el factor más importante en el coste marginal por lanzamiento.
«Si Elon se sale con la suya», dijo, «estarás en 20 dólares por kilogramo».
https://spacenews.com/spacex-proceeding-with-starship-orbital-launch-attempt-after-static-fire/
😲 20$! Suena fenomenal!
Almenos es más barato que enviar unos ramos de flores a varias manzanas en taxi, ji, ji…
Gracias 🙂
Barato si ! ¿Pero a que precio?…. lo barato sale caro ! (que diria en modus Pochi/fisivus)
🙂
reflexion joke
¿Alguien ha conversado con chat-GPT?
Un artículo fantástico como siempre. Tengo una pregunta, quizás tonta. Si aumenta cada vez más nuestra capacidad de ver objetos cercanos (en tiempo) al Big Bang, lo que veríamos ¿debería converger a algo parecido al fondo cósmico de microondas?