El universo tal y como lo conocemos está obteniendo un mapa nuevo y sin precedentes. Tras un exitoso lanzamiento y posicionamiento en la órbita terrestre baja, el telescopio espacial astrofísico más reciente de la NASA, conocido como SPHEREx, ha comenzado su revolucionaria misión de cartografiar todo el cielo. Lo que hace que esta misión sea especialmente significativa es el hecho de que los datos se comparten con el mundo casi instantáneamente. Cada semana, un nuevo conjunto de datos del sondeo espacial llega al archivo público, abriendo las puertas del cosmos a científicos y entusiastas de todo el planeta. Esta práctica de transparencia permite una exploración colectiva de los mayores secretos del universo, desde sus mismos inicios hasta la búsqueda de los requisitos previos para la vida.

El nombre completo de la misión, Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer (Espectrofotómetro para la Historia del Universo, la Época de la Reionización y el Explorador de Hielos), describe con precisión sus ambiciosos objetivos. Durante su misión principal de dos años, SPHEREx sobrevolará y capturará todo el cielo dos veces al año, creando así cuatro mapas completos de la bóveda celeste. Estos datos permitirán al equipo científico, así como a la comunidad mundial, explorar todo, desde las leyes físicas que gobernaron la expansión del universo inmediatamente después del Big Bang, hasta la distribución de hielo de agua y moléculas orgánicas dentro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Una revolución en 102 colores infrarrojos

Aunque misiones anteriores, como el célebre telescopio WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) de la NASA, también cartografiaron todo el cielo, SPHEREx trae consigo un salto tecnológico que cambia las reglas del juego. Mientras que WISE observaba el universo en cuatro bandas infrarrojas, SPHEREx lo hace en hasta 102 longitudes de onda infrarrojas diferentes. Esta diferencia, aparentemente técnica, es la base del poder de la nueva misión. Ver el mismo objeto celeste en 102 "colores" permite a los científicos aplicar una poderosa técnica conocida como espectroscopia.

La espectroscopia funciona como una huella dactilar cósmica. Cada elemento químico y molécula absorbe y emite luz en longitudes de onda únicas y específicas. Al analizar el espectro de luz que proviene de una estrella, nebulosa o galaxia lejana, los científicos pueden determinar con precisión su composición química. Con 102 longitudes de onda, SPHEREx puede identificar las firmas de moléculas específicas con una precisión increíble. Técnicamente hablando, el telescopio tiene un espejo de 20 centímetros de diámetro y utiliza detectores avanzados enfriados a una temperatura por debajo de los 80 Kelvin (-193 °C) para reducir su propio ruido térmico y permitir la detección de señales extremadamente débiles del universo profundo.

Ecos del Big Bang y el amanecer cósmico

Uno de los tres objetivos científicos principales de la misión SPHEREx es asomarse a los primeros momentos de la existencia del universo. Específicamente, la misión está diseñada para estudiar la inflación cósmica, una expansión teórica y extremadamente rápida del universo que ocurrió en la primera billonésima de billonésima de segundo después del Big Bang. Aunque no puede observar directamente ese momento, SPHEREx buscará sus consecuencias en la estructura actual del universo.

La misión creará el mapa tridimensional del universo más grande hasta la fecha, registrando con precisión las posiciones de cientos de millones de galaxias. La teoría de la inflación predice patrones estadísticos sutiles pero reconocibles en la forma en que estas galaxias se distribuyen a escalas enormes. Al analizar estos patrones, es decir, la forma en que las galaxias se agrupan, los científicos pueden probar diferentes modelos de inflación y obtener una visión de los procesos físicos fundamentales que dieron forma a nuestro universo. La segunda parte del nombre de la misión, "Época de la Reionización", se refiere al período de varios cientos de millones de años después del Big Bang, cuando las primeras estrellas y galaxias comenzaron a emitir suficiente energía para ionizar el hidrógeno neutro que llenaba el universo, haciéndolo transparente a la luz. Al medir el brillo total de todas las galaxias a lo largo de la historia cósmica, SPHEREx también ayudará a iluminar esta fase crucial de la evolución.

La búsqueda de los ingredientes de la vida en la Vía Láctea

El segundo pilar clave de la investigación de la misión SPHEREx es la búsqueda de los ingredientes básicos necesarios para la vida tal como la conocemos. El enfoque está en mapear la distribución de hielo de agua y moléculas orgánicas dentro de nuestra galaxia. Estas moléculas, como el dióxido de carbono, el metanol y el monóxido de carbono, están congeladas en la superficie de diminutos granos de polvo dentro de nubes moleculares densas y frías. Son precisamente estas nubes los "criaderos" de estrellas y planetas.

Cuando se forma una nueva estrella dentro de una de estas nubes, se crea a su alrededor un disco de gas y polvo, el llamado disco protoplanetario, del cual nacen los planetas. Se cree que el hielo y las moléculas orgánicas de la nube son ingredientes clave de estos discos. Más tarde, durante la formación de un sistema planetario, los cometas y asteroides, que en realidad son restos de ese proceso, pueden transportar estas moléculas a la superficie de planetas jóvenes, llevando potencialmente agua y los "bloques de construcción de la vida". SPHEREx creará el primer "mapa de hielo" completo de la Vía Láctea, mostrando dónde son más abundantes estos recursos vitales y ayudando a los científicos a comprender los procesos químicos que preceden a la formación de los planetas.

Ciencia abierta: datos disponibles para todo el mundo

El compromiso de la NASA con la ciencia abierta y el intercambio transparente de datos se realiza plenamente a través de SPHEREx. Todos los datos recopilados por el telescopio se hacen públicos a través del Archivo Científico de Infrarrojos de NASA/IPAC (IRSA) en solo 60 días. Este breve período de demora es necesario para que el equipo de la misión procese los datos en bruto: elimine los artefactos instrumentales, corrija los efectos de los detectores y alinee con precisión las imágenes con las coordenadas astronómicas. Junto con los propios datos, también se publican descripciones detalladas de los procedimientos de procesamiento, lo que permite a otros investigadores un control y una comprensión completos del material.

Este enfoque fomenta la colaboración científica a nivel mundial. "Al publicar los datos, permitimos que toda la comunidad astronómica utilice SPHEREx para trabajar en todas las demás áreas de la ciencia", declaró Rachel Akeson, directora del Centro de Datos Científicos de SPHEREx. El equipo de la misión por sí solo no podría investigar todo lo que los datos ofrecen; de esta manera, miles de científicos pueden utilizar este tesoro de información para sus propios proyectos y descubrimientos, a menudo inesperados.

Sinergia con otros gigantes espaciales

El valor de la misión SPHEREx se multiplica aún más cuando sus datos se utilizan en combinación con otros potentes observatorios. Su papel se describe a menudo como un "buscador de objetivos". Dado que cartografía todo el cielo, SPHEREx es ideal para identificar los objetos o fenómenos astronómicos más interesantes.

Una vez que SPHEREx detecta algo prometedor, los telescopios con un campo de visión mucho más estrecho pero con mayor resolución, como el Telescopio Espacial James Webb (JWST), pueden apuntar a ese objetivo para un estudio detallado. Los datos de la misión también ayudarán a determinar con mayor precisión los parámetros de los exoplanetas que descubre el satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Además, en combinación con la misión Euclid de la Agencia Espacial Europea y el próximo Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA, los mapas completos de SPHEREx proporcionarán un contexto crucial para estudiar la materia oscura y la energía oscura, las misteriosas fuerzas que dominan el universo. La gestión de la misión está a cargo del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, mientras que la nave espacial y el telescopio fueron construidos por la empresa BAE Systems, con la participación de un equipo científico internacional de EE. UU., Corea del Sur y Taiwán. Para obtener más información sobre la misión, visite la página oficial https://nasa.gov/SPHEREx.

El artículo original fue publicado en el portal del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.
Fuente: How NASA’s SPHEREx Mission Will Share Its All-Sky Map With the World
Autor: Lauren Leese | NASA/JPL-Caltech