El telescopio espacial SPHEREx de la NASA ha completado su primer mapa infrarrojo completo del cielo en hasta 102 colores, abriendo así un nuevo capítulo en la cartografía del universo. En solo medio año de funcionamiento, este observatorio relativamente compacto pero extremadamente sofisticado ha logrado “armar” un mosaico panorámico de todo el cielo: desde las estrellas más cercanas de nuestra galaxia hasta cientos de millones de galaxias dispersas a lo largo de casi 14.000 millones de años de historia cósmica. Se trata del primer mapa 3D en “color” del universo de este tipo, destinado no solo a científicos de élite sino también al público en general, ya que los datos están disponibles para todos.

SPHEREx —siglas de Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer— fue lanzado en marzo de 2025 y situado en una órbita terrestre baja. Allí orbita continuamente el planeta, captando radiación infrarroja que es invisible al ojo humano, pero que contiene pistas clave sobre el origen del universo, la evolución de las galaxias y el “material de construcción” para la formación de planetas y de vida. El primer mapa all-sky, completado en diciembre de 2025, es solo el comienzo de una misión de dos años durante la cual el telescopio mapeará todo el cielo tres veces más, cada vez con mayor precisión y sensibilidad.

Mapa del universo en 102 colores infrarrojos

A diferencia de las imágenes astronómicas clásicas que muestran el cielo en solo unas pocas bandas infrarrojas o visibles anchas, SPHEREx observa cada parte del cielo en 102 longitudes de onda infrarrojas estrechamente definidas. Cada uno de estos “canales” aporta información específica: algunos son especialmente sensibles al brillo del hidrógeno caliente en el gas cósmico, otros revelan mejor el polvo interestelar frío y otros resaltan la luz de estrellas y galaxias. Al combinar todos estos colores, se obtiene una imagen extremadamente rica: una especie de arcoíris cósmico en tres dimensiones.

En el primer mosaico de todo el cielo se distinguen claramente las regiones dominadas por gas caliente, aquellas donde prevalece el polvo y las zonas donde es visible la luz de estrellas y galaxias. El gas de hidrógeno caliente emite longitudes de onda infrarrojas “azules” características, mientras que el polvo frío destaca en colores infrarrojos más “rojos”. En conjunto, esto genera un mapa espacial que permite a los científicos seguir simultáneamente cómo se distribuye la materia en las escalas más grandes y cómo nacen nuevas estrellas y planetas en las nebulosas dentro de nuestra Vía Láctea.

Es importante destacar que SPHEREx no solo produce una imagen hermosa del cielo, sino un verdadero mapa tridimensional del universo. Cada objeto observado —desde una galaxia distante hasta una nube de polvo en la Vía Láctea— se “firma” en el espectro con una disposición de colores diferente. A partir de esa firma es posible determinar la distancia de muchas galaxias y, por tanto, su posición en la distribución 3D de la materia por todo el universo visible.

Cómo el telescopio SPHEREx escanea todo el cielo

SPHEREx orbita alrededor de la Tierra unas 14 veces y media al día, en una órbita que lo lleva del polo norte al polo sur. En cada vuelta captura una franja estrecha del cielo, similar a una cinta que se extiende alrededor de toda la bóveda celeste. Cada día se generan unas 3.600 imágenes individuales, que luego se unen digitalmente en un mosaico mayor. A medida que la Tierra viaja alrededor del Sol, la vista del telescopio se desplaza lentamente, por lo que después de unos seis meses SPHEREx “ve” cada punto del cielo.

El primer mapeo sistemático del cielo comenzó en mayo de 2025. En los siguientes seis meses, hasta finales de diciembre, se recogió una serie completa de datos que se utilizó para elaborar el primer mapa infrarrojo completo del cielo en 102 colores. La misión está diseñada para realizar cuatro escaneos de este tipo de todo el cielo en un periodo de dos años. Al unir varios mapas aumenta la sensibilidad total: los objetos débiles que en la primera pasada apenas estaban esbozados, después de varios “pases” se vuelven más claros y medibles.

Para mover su visión por el cielo de forma estable y precisa, SPHEREx no utiliza pequeños motores de cohete, sino un sistema de las llamadas reaction wheels (ruedas de reacción): volantes de inercia internos que cambian la orientación de la nave mediante rotación. Este enfoque reduce las vibraciones y permite que el telescopio permanezca extremadamente estable durante las tomas, lo cual es crucial para obtener imágenes infrarrojas nítidas que luego se unen en un mosaico único. En total, durante la misión nominal se realizarán más de 11.000 órbitas y cientos de milies de tomas individuales.

Espectroscopia: convertir colores en coordenadas y firmas químicas

El “superpoder” clave del telescopio SPHEREx es la espectroscopia, una técnica mediante la cual la luz se descompone en sus longitudes de onda constituyentes. En el nivel más sencillo, es análogo a un prisma que descompone la luz blanca en un arcoíris, pero aquí se trata de una descomposición de la radiación infrarroja mucho más fina y calibrada con precisión. Cada molécula y cada elemento químico deja un rastro reconocible en el espectro: un conjunto de líneas y colores específicos.

Para lograrlo, SPHEREx utiliza seis detectores, y frente a cada uno se encuentra un filtro especialmente diseñado con un gradiente de 17 colores diferentes. Cuando el telescopio captura un campo, se obtienen simultáneamente seis imágenes, cada una en una serie de longitudes de onda infrarrojas distintas. Juntas forman 102 “canales” separados, desde las longitudes de onda más cortas hasta las más largas que cubre el instrumento. Por tanto, cada mapa completo del cielo es en realidad un conjunto de 102 “submapas”, donde cada color resalta estructuras diferentes en el universo.

La espectroscopia también permite estimar la distancia de muchas galaxias. A medida que el universo se expande, la luz de las galaxias distantes se “desplaza” hacia longitudes de onda más rojas, un fenómeno conocido como desplazamiento al rojo (redshift). Según cuánto se haya desplazado el espectro, los científicos pueden calcular a qué distancia está la galaxia y qué antigüedad tiene la luz que nos llega. SPHEREx medirá así la distancia de cientos de millones de galaxias, convirtiendo una proyección bidimensional del cielo en un mapa tridimensional de la estructura cósmica.

Una fortaleza especial de SPHEREx es la combinación de un campo de visión amplio y un gran número de colores. Los telescopios espaciales clásicos como el Hubble o el James Webb (JWST) pueden estudiar áreas más pequeñas del cielo con una resolución espacial y espectroscópica muy alta, pero en una superficie limitada. SPHEREx, por el contrario, está diseñado como un “cartógrafo cósmico”: cubre todo el cielo, pero con una resolución espacial moderada y un espectro extremadamente rico. Juntos, estos instrumentos forman un sistema potente: SPHEREx encuentra objetivos interesantes y patrones estadísticos, mientras que el Webb, Euclid, Roman y otros telescopios entran en los detalles.

Inflación: rastros de los primeros instantes tras el Big Bang

Uno de los principales objetivos científicos de la misión es investigar el enigmático periodo de la inflación cósmica. Según los modelos actuales, el universo pasó por una expansión increíblemente rápida en la primera fracción de segundo tras el Big Bang: en la primera billonésima de billonésima de billonésima de segundo, el espacio se expandió por un factor de aproximadamente “un billón por billón”. Ningún otro proceso conocido en la física implica tal cantidad de energía y escalas tan extremas.

Aunque la inflación ocurrió de forma inimaginablemente rápida y hace mucho tiempo, sus rastros pueden verse en la distribución actual de las galaxias en las escalas más grandes del universo. Pequeñas fluctuaciones cuánticas en el universo muy temprano fueron estiradas a proporciones cósmicas por la inflación; con el tiempo se convirtieron en las semillas alrededor de las cuales comenzó a acumularse la materia y se formaron galaxias, cúmulos de galaxias y enormes “filamentos” cósmicos. Por tanto, la forma en que las galaxias están distribuidas hoy en el espacio contiene información sobre cómo fue exactamente la inflación.

Gracias a los millones de galaxias medidas y sus distancias, SPHEREx permitirá realizar mediciones estadísticas muy precisas de estas disposiciones. Al comparar las observaciones con diferentes modelos teóricos de inflación, los científicos podrán descartar algunos escenarios y estrechar el círculo de posibilidades. El objetivo no es solo confirmar que la inflación ocurrió, sino comprender su naturaleza física: qué tipo de campo causó la expansión, cómo se comportó y qué nos dice eso sobre las leyes fundamentales de la física.

Agua y compuestos orgánicos en la Vía Láctea

La segunda gran tarea científica de SPHEREx tiene que ver con los ladrillos de la vida. En las nubes moleculares frías dentro de nuestra galaxia, lejos de las estrellas brillantes, se encuentran enormes cantidades de hielo y compuestos orgánicos depositados en diminutos granos de polvo. Cuando a partir de esas nubes se forman nuevas estrellas y sistemas planetarios, ese hielo se incorpora a los discos protoplanetarios y más tarde a los cometas y planetas.

Se cree que una parte significativa del agua de los océanos terrestres se originó precisamente de esta manera: como hielo en una nube interestelar a partir de la cual nació el sistema solar. Al estudiar las “firmas” infrarrojas del agua, los hidrocarburos y otras moléculas en los espectros, SPHEREx puede mapear dónde se encuentran esos ingredientes en la Vía Láctea y en qué cantidades. Son especialmente interesantes moléculas como los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), que se comportan como “humo” o hollín a escalas cósmicas: en algunas longitudes de onda brillan y en otras desaparecen por completo.

Durante la misión, SPHEREx realizará millones de mediciones individuales de tales nubes en toda la galaxia. El resultado será un mapa que muestre dónde dominan en la Vía Láctea las nubes frías ricas en agua y compuestos orgánicos, y dónde prevalecen las regiones de radiación intensa que rompen esas moléculas. Tal mapa ayudará a los astrofísicos a comprender mejor las condiciones en las que nacen sistemas planetarios similares al nuestro y qué tan comunes son los escenarios en los que los planetas reciben suministros generosos de agua ya en la fase temprana de su formación.

Además de en nuestra galaxia, SPHEREx rastreará la cantidad total de luz emitida a lo largo de la historia del universo por todas las galaxias juntas: la llamada luz de fondo infrarrojo cósmico. Es otra forma de reconstruir la historia de la formación estelar, el origen del polvo y la expansión de una química compleja a lo largo de miles de millones de años.

SPHEREx en compañía de otros telescopios espaciales

SPHEREx no es el único telescopio que ha mapeado todo el cielo en el rango infrarrojo; le precedió, por ejemplo, el WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) de la NASA, que en la década de 2010 también elaboró un mapa completo del cielo. Sin embargo, el WISE trabajaba en solo cuatro bandas infrarrojas anchas, mientras que SPHEREx cubre más de cien longitudes de onda estrechas. El resultado es una información de “color” mucho más fina, ideal para el análisis espectroscópico y la determinación precisa de distancias y composición química.

Al otro lado del espectro se encuentra el James Webb Space Telescope, especializado en observaciones detalladas y profundas de áreas pequeñas del cielo. El Webb puede estudiar las atmósferas de exoplanetas o la estructura de galaxias individuales con una precisión increíble, pero no puede recoger datos rápidamente de todo el cielo. SPHEREx llena precisamente ese nicho: crea un contexto en el que las observaciones profundas individuales pueden entenderse mejor, ya que muestra cómo un objeto determinado encaja en el panorama general.

Junto al Webb, SPHEREx colaborará con misiones como el telescopio europeo Euclid, especializado en el estudio de la materia oscura y la energía oscura, y el futuro telescopio Nancy Grace Roman de la NASA. SPHEREx puede, por ejemplo, ayudar a seleccionar objetivos para tomas más detalladas o proporcionar datos adicionales sobre galaxias que ya figuran en los catálogos de esas misiones. Así se crea una red de observatorios complementarios en la que cada instrumento realiza aquello para lo que es más adecuado.

Una misión pequeña con un gran equipo internacional

Aunque en la jerarquía de la NASA el SPHEREx se clasifica entre las llamadas misiones astrofísicas de tamaño medio (MIDEX), la cantidad de ciencia que producirá es proporcional a proyectos mucho más grandes y costosos. El telescopio y la nave espacial fueron fabricados por la empresa BAE Systems, mientras que la instalación del instrumento y del sistema fue coordinada por el Instituto Tecnológico de California (Caltech), institución que también gestiona el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA.

El equipo científico reúne a investigadores de diez instituciones de Estados Unidos y grupos asociados de Corea del Sur y Taiwán. Esta colaboración internacional se ha convertido en un estándar en la astrofísica moderna: la construcción de un telescopio espacial requiere experiencia industrial, el desarrollo de detectores avanzados y herramientas de software complejas, mientras que el análisis de datos involucra a generaciones enteras de estudiantes de doctorado y postdoctorado que basarán sus trabajos y carreras en el SPHEREx.

Para la dirección de la División de Astrofísica de la NASA, el SPHEREx es un ejemplo de cómo las ideas audaces pueden realizarse en una misión de tamaño moderado. Con un instrumento cuidadosamente diseñado y objetivos científicos claramente definidos, es posible obtener, con un presupuesto relativamente limitado, datos relevantes para preguntas fundamentales de cosmología y astrofísica, desde la inflación hasta la distribución del agua en la galaxia.

Ciencia abierta: datos disponibles para todos

Una de las características más importantes de la misión es su compromiso con la ciencia abierta. Desde el inicio de las operaciones científicas, SPHEREx envía regularmente datos al archivo de observaciones infrarrojas de la NASA, gestionado por el centro IPAC en Caltech. Una vez que el equipo científico elimina los artefactos instrumentales, calibra las imágenes y comprueba la calidad, los datos se publican como conjuntos públicos. El primer mapa infrarrojo completo del cielo ya está disponible tanto para astrónomos profesionales como para aficionados avanzados o usuarios curiosos.

Durante la misión nominal de dos años está previsto que SPHEREx escanee todo el cielo cuatro veces. Tras aproximadamente un año de funcionamiento, la NASA anunció la publicación del mapa completo en los 102 colores infrarrojos como catálogo de referencia. Cada pasada posterior mejorará aún más la sensibilidad y permitirá la detección de fuentes cada vez más débiles. A medida que el archivo se vaya llenando, aumentará el potencial de descubrimientos inesperados: desde tipos raros de galaxias hasta nubes de polvo inusuales y nuevas pistas sobre la formación de sistemas planetarios.

Para los astrónomos que planean observaciones con otros telescopios, SPHEREx ofrece una valiosa “vista previa” del cielo. Los investigadores pueden buscar en el archivo áreas de interés, comprobar si hay firmas espectroscópicas inusuales o una alta concentración de polvo y gas, y ajustar sus observaciones detalladas en consecuencia. Pero al mismo tiempo, el escenario inverso es igualmente posible: objetos descubiertos accidentalmente por otras misiones pueden analizarse en los mapas de SPHEREx en un contexto más amplio y vincularse con el entorno que los rodea.

A medida que la misión avance, la cantidad de datos crecerá exponencialmente y el primer mapa del cielo de SPHEREx servirá como punto de referencia para la próxima década de investigación. Nos recuerda que incluso un telescopio relativamente compacto, situado en una órbita baja alrededor de la Tierra, puede abrir una ventana a los primeros instantes del universo y, al mismo tiempo, seguir el rastro del agua y las moléculas orgánicas que algún día, en algún lugar, podrían acabar en los océanos de algún otro mundo.