Salto de xigante na visión infravermella do universo grazas ao Webb

Desde o seu lanzamento o pasado 25 de decembro, o telescopio espacial James Webb avanzou con éxito nas distintas fases do despregamento dos distintos elementos e na posta en marcha do telescopio. O pasado 28 de abril, NASA anunciou a finalización de todo o proceso de enfoque do telescopio, dando inicio á fase de caracterización en detalle dos distintos instrumentos.

Agora a axencia espacial estadounidense ofreceu os últimos resultados de MIRI (Mid-Infrared Instrument), o instrumento máis sofisticado enviado ao espazo para traballar no rango do infravermello térmico (lonxitudes de onda de 5 a 28 micras), abrindo novas posibilidades para a ciencia.

MIRI une unha cámara de imaxe, un espectrógrafo de campo integral e un coronógrafo. E todo iso cunha sensibilidade de dez a cen veces máis que o seu inmediato predecesor, o telescopio Spitzer (tamén da NASA), e unha resolución angular de 6 a 8 veces superior. A comparativa entre as súas imaxes mostra o salto de xigante na visión infravermella do universo.

Participación española en MIRI

A participación española en MIRI está liderada polo investigador Luis Colina do Centro de Astrobiología (CAB, CSIC- INTA), ao que pertence tamén Santiago Arribas que participa noutro dos instrumentos do Webb (NIRSpec).

“As características de MIRI fan que sexa un instrumento único e estea chamado a ser unha peza fundamental na exploración do universo, desde exoplanetas e discos protoplanetarios (que deron lugar a sistemas planetarios), pasando polas rexións de formación de estrelas, ata os buracos negros en galaxias próximas e a formación e evolución de galaxias desde os primeiros tempos de universo e ao longo da súa historia”, apunta Colina.

Desde 2001 España participa no desenvolvemento do instrumento e na súa definición científica. Actualmente dous membros do equipo nacional, Javier Álvarez e Álvaro Labiano, traballan na súa posta en marcha e caracterización en órbita desde o Instituto de Ciencias do Telescopio Espacial en Baltimore (EE UU).

Membros do equipo español do MIRI traballan na súa posta en marcha e caracterización en órbita desde Estados Unidos

Como expertos no espectrógrafo de MIRI e interesados na formación das primeiras galaxias, ambos tratarán de entender a orixe e a formación dos buracos negros masivos que, con masas equivalente a mil millóns de masas solares, aparecen nas épocas temperás do cosmos.

Tamén planean trazar como e cando se formaron as primeiras agrupacións estelares apoiándose nunha característica única de MIRI, que é a posibilidade de poder estudar por primeira vez o rango óptico e infravermello próximo de galaxias que se formaron ao comezo do universo, cando tiña só un 3-5% da súa actual idade.

Os investigadores do CAB que participan en diversos proxectos científicos esperan con ansiedade o empezar a analizar datos no verán, unha vez que termine o proceso de posta a punto e caracterización do instrumento.

David Barrado Navascués, membro do equipo científico MIRI de exoplanetas comenta: “Un grupo icónico de planetas de diversos tipos será observado con MIRI, incluíndo espectroscopía de xigantes gaseosos quentes ou rochosos. Tamén se fará uso do coronógrafo para obter imaxes directas de planetas masivos e relativamente novos. Ademais obteranse espectros de varias ananas marróns, obxectos de aparencia estelar pero con propiedades próximas aos planetas, para determinar as propiedades das súas atmosferas e mellorar os modelos teóricos que se aplican aos exoplanetas”.

“As estrelas e as ananas marróns –engade–, cando son moi novas, teñen discos de po e gas, restos dos procesos de formación. Estas estruturas dan orixe a sistemas planetarios. Obteranse imaxes e espectros detallados dun grupo selecto cunha sensibilidade e resolución sen precedentes, o que cambiará completamente os paradigmas que ata o de agora posuiamos”.

Primeiras estrelas do universo

Pola súa banda, Pablo Pérez Gónzalez, experto en cartografados cosmolóxicos e membro do equipo MIRI de universo primixenio, explica: “Todas as galaxias distantes que hoxe coñecemos, que existían no primeiro 5% da idade do universo, están a formar estrelas moi activamente. Pero as observacións que nos proporcionaron ata o de agora telescopios como Hubble, GTC ou ALMA indican que non estamos a ver as primeiras estrelas que se formaron neses obxectos. A proba é que en todas esas galaxias existen elementos máis pesados que o hidróxeno ou o helio, os únicos que estaban presentes cando non existía ningunha galaxia”.

“Os nosos datos actuais –continúa–, só nos revelan a presenza das estrelas moi novas masivas e quentes, que son tremendamente brillantes. MIRI, de maneira única e grazas á súa sensibilidade e resolución espacial, daranos información sobre estrelas máis vellas, máis pequenas e evolucionadas que están presentes nesas galaxias distantes, que dominan a súa masa total, e que ata o de agora permaneceron completamente ocultas aos nosos telescopios, cegados polas moi brillantes estrelas novas”.

O principal obxectivo do Webb é explorar as nosas orixes cósmicas

Almudena Alonso Ferreiro, membro do equipo MIRI de galaxias próximas, engade: “As galaxias que imos observar neste programa conteñen buracos negros supermasivos nos seus centros que están acretando material de forma activa. Ademais, en varias delas detectáronse superventos asociados ao núcleo activo, así como a formación estelar intensa. As observacións con MIRI permitirannos estudar o material que escurece a estes núcleos activos, a cinemática dos superventos e as rexións centrais destas galaxias onde se están formando novas estrelas. Ademais, investigarase o posible efecto que poidan ter os superventos nas galaxias que os albergan”.

MIRI tamén permitirá estudar cunha nitidez sen precedentes as propiedades e supervivencia de moléculas complexas, os denominados hidrocarburos policíclicos aromáticos con decenas de átomos de carbono, nas contornas de extrema radiación próximas aos buracos negros supermasivos. Nunha imaxe obtida con MIRI da Gran Nube de Magallanes apréciase, ademais dun gran número de estrelas, emisión difusa producida polo po e estas moléculas.

“O principal obxectivo do Webb é explorar as nosas orixes cósmicas: observará as primeiras galaxias do universo, revelará o nacemento das estrelas e planetas e examinará os exoplanetas en busca de condicións que favorezan a vida. Sen ningunha dúbida MIRI será un elemento crave nesta exploración”, conclúe Colina.