Brillan las nuevas y deslumbrantes imágenes del Telescopio de Materia Oscura

La gran mayoría del cosmos está hecha de diferentes tipos de cosas que no podemos ver. Sabemos que está ahí, pero no emite luz y es posible que ni siquiera interactúe directamente con la materia normal (por lo que tampoco podemos tocarla). ¿Cómo empiezas siquiera a entender esas cosas?

La clave es estudiarlos a través de la forma en que hacer afectan al universo. Materia oscura Tiene gravedad, por lo que influye en la forma en que la materia normal se mueve y se acumula en las galaxias. (Sin embargo, dado que hay cinco o más veces más materia oscura que materia normal en el universo, a menudo me pregunto cuál deberíamos llamar “normal”.) Incluso dicta como fluye la luz a través del espacio se deforma por su gravedad. Y energía oscura está provocando que la expansión del universo se acelere, lo que cambia la forma en que medimos distancias a galaxias lejanas y altera la distribución de galaxias y cúmulos de galaxias en estructuras cósmicas de mayor escala.

Estos son efectos mensurables, si eres inteligente y tienes acceso a tecnología avanzada. Los humanos somos y lo hacemos, y ahora la Agencia Espacial Europea (o ESA) ha incluido en nuestro kit una nueva herramienta excepcionalmente poderosa: Euclidesun observatorio espacial diseñado para revelar los secretos del universo oscuro, y también bastante sobre el universo visible.

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En lo que respecta a los telescopios, en algunos aspectos Euclides es modesto. Tiene un espejo de 1,2 metros de ancho, sólo la mitad del ancho del del Hubble y una quinta parte del tamaño del del Telescopio Espacial James Webb (JWST). Pero a pesar de su tamaño más pequeño, el espejo de Euclid es superior en un aspecto importante a los de estos dos enormes observatorios: a diferencia del estrecho campo de visión proporcionado por los espejos de Hubble y JWST, el de Euclid ofrece una vista panorámica. Cada una de las instantáneas celestes del telescopio puede capturar un asombroso medio grado cuadrado de cielo, más del doble del área aparente de la luna llena. Escanea una franja larga y ancha del cielo todos los días, y su objetivo durante toda su vida es observar unos increíbles 15.000 grados cuadrados en total. más que un tercio de todo el cielo. Y lo hará en alta resolución: la capacidad de ver pequeños detalles.

Euclid se lanzó en julio de 2023 y Las primeras imágenes preliminares se publicaron más tarde ese año.. En mayo la ESA subió la apuesta, Lanzamiento de las primeras imágenes científicas completamente calibradas del telescopio. y un montón de artículos científicos para acompañarlos. Estos resultados son visual y científicamente magníficos y ofrecen una gran vista previa de la promesa de la misión.

Abell 2390 es un cúmulo de galaxias a casi tres mil millones de años luz de la Tierra. Está ricamente poblado, con miles de galaxias unidas gravitacionalmente entre sí. Cúmulos como éste son un tesoro escondido para los astrónomos; Son tan masivos que la gravedad de todas esas galaxias combinadas deforma sustancialmente el espacio(lo que se llama lentes gravitacionales) y la luz de galaxias aún más distantes tiene que atravesar esas distorsiones para llegar a nosotros. Las imágenes de estos objetos de fondo se distorsionan en arcos y otras formas, como ver un reflejo en el espejo de una casa de diversión. El materia oscura en el cúmulo contribuye a este efecto de lente y, al medir las formas sutilmente distorsionadas de las galaxias más distantes, los científicos pueden crear un mapa de ese material oculto.

Si bien esto es importante, lo que más me impresionó fue que Euclides haya descubierto una población estelar en el cúmulo que, hasta ahora, era casi invisible: las estrellas. entre galaxias. Estas estrellas son débiles individualmente, pero su brillo combinado permite verlas, al menos con Euclides. Si bien han sido detectables con telescopios como el Hubble, esas observaciones se limitaron a un campo de visión estrecho y requirieron una orientación cuidadosa. Euclides ve todo el cúmulo de una sola vez y puede sumar la luz de todas esas estrellas rebeldes. Esto se hizo en una observación anterior de otra ciudad galáctica llamada el cúmulo de Perseo, y Los astrónomos descubrieron que esta luz intracúmulo debe provenir de muchos miles de millones de estrellas al menos. Estos marginados son tan numerosos que podrían haber formado una galaxia entera por sí solos si no hubieran sido arrojados a través de los vastos espacios entre galaxias. En cuanto a qué provocó ese lanzamiento, los astrónomos sugieren que estas estrellas probablemente fueron arrancadas de galaxias más pequeñas en las afueras del cúmulo, arrancadas por las poderosas galaxias combinadas. mareas gravitacionales.

La imagen de arriba de Abell 2390 se tomó utilizando una combinación de observaciones de las dos cámaras de Euclid. Uno, llamado simplemente el instrumento visible, o VIS, detecta luz similar a la que puede ver el ojo humano, desde la parte verde del espectro hasta el infrarrojo cercano. El otro, llamado Espectrómetro y Fotómetro de Infrarrojo Cercano, o NISP, puede ver mucho más allá del infrarrojo cercano, hasta una longitud de onda de dos micrones, aproximadamente tres veces más larga que la luz de longitud de onda más larga que nuestros ojos pueden ver. Ambas cámaras son grandes. Y quiero decir grande: ¡NISP tiene 64 megapíxeles y VIS, sorprendentemente, tiene más de 600 megapíxeles! Incluso para una cámara astronómica, eso es grande.. Este gran tamaño es una parte clave de la capacidad de Euclides para obtener imágenes nítidas de franjas del cielo relativamente gigantescas.El sistema de espejos también fue diseñado específicamente para permitir un amplio campo de visión para el telescopio..

NISP ayudará a los astrónomos a comprender energía oscura también. Esta fuerza misteriosa está provocando que el universo se expanda cada vez más rápidamente, y las galaxias distantes se encuentran a una distancia diferente de la que daría una suposición ingenua de expansión constante. Las galaxias suficientemente alejadas de la Tierra sufren fuertes corrimientos al rojo, y la longitud de onda de su luz se alarga en el viaje hasta nuestros telescopios debido a la expansión del espacio. Para galaxias muy distantes, este efecto es tan pronunciado que lo que de otro modo veríamos como luz visible se transforma en luz infrarroja. El espectrómetro del NISP descompone esa luz profundamente desplazada al rojo en longitudes de onda individuales, que luego los astrónomos pueden examinar para medir la magnitud del desplazamiento y, por lo tanto, calcular las distancias de las galaxias. JWST también puede hacer esto, pero Euclides, una vez más, ve mucho más cielo y, por lo tanto, muchas más galaxias a la vez, y mapear millones de galaxias durante los últimos diez mil millones de años de historia cósmica significa controlar mejor la expansión acelerada. Los astrónomos también esperan poder medir cualquier cambio en esa aceleración en diferentes partes del universo, algo que antes no era posible.

Mas cerca de casa, Euclides echó un vistazo a la hermosa galaxia espiral NGC 6744, a unos 30 millones de años luz de la Tierra. El amplio campo de visión del telescopio revela fácilmente toda la galaxia y sus alrededores con exquisito detalle. Además de examinar la estructura general y la población estelar de la galaxia, Euclides puede mirar alrededor del objeto para buscar galaxias satélite mucho más débiles, compañeras enanas comunes alrededor de las galaxias grandes (nuestra Vía Láctea tiene docenas de ellas, por ejemplo). Las galaxias más pequeñas que pululan alrededor de una más grande pueden ser trazadores especialmente sensibles de los efectos sutiles de la materia oscura, por lo que catalogar y estudiar estos satélites podría ser otra forma para que los investigadores aprendan más sobre cómo la sustancia invisible ayudó a guiar la formación y evolución galáctica. Los astrónomos ya han encontrado una nueva para NGC 6744 en los datos de Euclid, un comienzo prometedor, y se espera que el observatorio vea miles de galaxias como esta durante su misión de seis años.

Mi imagen favorita de esta publicación, sin embargo, está aún más cerca de nosotros: Messier 78, o M78, una nube de gas y polvo en formación de estrellas a sólo unos 1.300 años luz de distancia. Es parte del enorme complejo de Orión, una inmensa serie de nubes oscuras de gas y polvo que flotan entre las estrellas y que cuenta con la nebulosa de orión y el Nebulosa Cabeza de Caballo, así como otras nebulosas icónicas. M78 es lo que se llama una nebulosa de reflexión; Dos jóvenes estrellas supergigantes azules masivas cercanas iluminan la nube, y esa luz se dispersa hacia nosotros, haciendo que el polvo de la nube parezca azul. Las observaciones infrarrojas y visibles de Euclides se combinaron para producir este impresionante retrato del nacimiento de una estrella. El hidrógeno cálido brilla de color púrpura rosado en la imagen, mientras que el polvo cósmico, compuesto de pequeños granos de material silíceo (rocoso) y carbonoso (hollín), aparece de color marrón rojizo.

Las estrellas recién nacidas interactúan fuertemente con su capullo de material. Algunas, aún en proceso de formación, atraen material, mientras que las estrellas más maduras pueden volverse masivas y tan brillantes que su luz disuelve el material que las rodea, creando enormes cavidades. Este tipo de retroalimentación estelar sólo se comprende parcialmente, por lo que astrónomos de todo el mundo estudiarán con entusiasmo imágenes de alta resolución como ésta.

En estas nebulosas también se pueden formar objetos más pequeños, incluidos planetas que flotan libremente. Euclides puede detectar planetas rebeldes con tan sólo cuatro veces la masa de Júpiter en M78. JWST detectó flotadores libres aún más livianos en la Nebulosa de Oriónpero nuevamente el amplio campo de visión de Euclides significa realizar un estudio más amplio, aunque menos profundo, de tales objetos en la nebulosa.

Y todo esto es sólo una muestra de lo que Euclides puede ofrecer. En otro artículo recientemente aceptado para publicación en Astronomía y Astrofísica, Los astrónomos trazaron un mapa de la distorsión gravitacional de los cúmulos de estrellas por la Vía Láctea y sus resultados respaldan las predicciones teóricas. Se han detectado decenas de galaxias extremadamente distantes que emiten rayos ultravioletaque ayudará a los astrónomos a comprender su papel en el universo primitivo, incluida la forma en que iluminaron el material que los rodeaba en un evento llamado reionización, un evento clave en la historia del joven cosmos. Nos esperan más descubrimientos.

Éste es el verdadero poder de Euclides. Al medir grandes porciones de cielo, comienza a aclararse una visión más definitiva del universo. Los telescopios más grandes, que ven porciones más pequeñas, precisan los detalles, pero los avances en el panorama general a menudo requieren una visión más amplia. Euclides permite a los astrónomos dar ese paso atrás, lo que muy bien puede resultar en un gran paso adelante en nuestra comprensión.