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Lunes, octubre 3, 2022

Telescopio espacial Webb estudiará formación, composición y nubes de mundos distantes

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El puesto El Hubble es testigo de una brillante onda de choque de gases en colisión en la nebulosa Running Man apareció por primera vez en SciTechDaily.

El telescopio espacial James Webb de la NASA es una verdadera maravilla tecnológica. Webb, el telescopio espacial más grande y complejo jamás construido, es capaz de captar luz que ha estado viajando durante 13.5 millones de años, casi desde el comienzo del universo. En efecto, Webb es una máquina del tiempo que nos permite observar las primeras galaxias que se formaron después del Big Bang. Debido a que reúne luz infrarroja, ve a través de las gigantescas nubes de polvo que bloquean la vista de la mayoría de los otros telescopios. Webb es 100 veces más potente que el telescopio espacial Hubble. En particular, con su conjunto de espejos segmentados de 21 pies de ancho (6.5 metros de ancho), Webb es lo suficientemente potente como para buscar vapor de agua en las atmósferas de los planetas que orbitan alrededor de otras estrellas. Abrirá una nueva ventana en estos exoplanetas, observándolos en longitudes de onda de luz en las que nunca antes se habían visto y ayudándonos a obtener nuevos conocimientos sobre su naturaleza. Webb nos ayudará a comprender cómo evolucionan las galaxias durante miles de millones de años en grandes espirales, como nuestra propia Vía Láctea, buscar signos de habitabilidad en planetas distantes y penetrar en los corazones de las guarderías estelares cubiertas de polvo. El observatorio se lanzó desde América del Sur el día de Navidad de 2021. Crédito: NASA/JPL-Caltech

El viaje de puesta en marcha del telescopio Webb continúa esta semana con el enfriamiento exitoso del instrumento Mid-InfraRed (MIRI), a través del 'punto de pellizco' crítico, hasta su temperatura de funcionamiento final de menos de 7 kelvins (-447 grados Fahrenheit, o -266 grados Celsius). Esta fue una condición previa para completar la séptima y última etapa del proceso de alineación del espejo. Los siguientes pasos incluyen comprobaciones iniciales de MIRI y continúan con las etapas finales de alineación de múltiples instrumentos y múltiples campos con los cuatro instrumentos científicos.

La semana pasada compartimos la ciencia genial sobre la formación de estrellas y planetas planeada para Webb. Hoy, entramos en detalles sobre cómo Webb estudiará los planetas alrededor de otras estrellas, que se conocen como planetas extrasolares o exoplanetas. Knicole Colón, científica adjunta del proyecto de Webb para la ciencia de los exoplanetas, nos lleva al espacio de descubrimiento de la exploración de nuevos mundos más allá de nuestro sistema solar. La Dra. Colón aporta una perspectiva única, ya que también es la científica del proyecto del Satélite de sondeo de exoplanetas en tránsito (TESS), una misión que ha encontrado muchos objetivos de exoplanetas que Webb observará.

Esta ilustración muestra un exoplaneta que orbita alrededor de su estrella mucho más brillante. Con sus coronógrafos a bordo, Webb permitirá a los científicos ver exoplanetas en longitudes de onda infrarrojas en las que nunca antes los habían visto. Crédito: NASA, ESA y G. Bacon (STScI)

“Durante los últimos 30 años, los astrónomos han descubierto más de 5,000 planetas extrasolares. Estos descubrimientos han revelado que los exoplanetas abarcan una amplia gama de masas, tamaños y temperaturas y orbitan todo tipo de estrellas, lo que lleva a mundos extraordinariamente diversos.

“Con sus poderosas capacidades espectroscópicas y de imágenes en un amplio rango de longitud de onda infrarroja, Webb está preparado para revolucionar nuestro conocimiento de la composición de estos mundos y de los discos de formación de planetas. Desde pequeños exoplanetas potencialmente rocosos hasta gigantes gaseosos, Webb observará estos mundos con la técnica del tránsito. Se utilizarán técnicas de imagen directa para estudiar exoplanetas gigantes jóvenes junto con los entornos en los que los planetas se forman y evolucionan alrededor de estrellas, conocidos como discos protoplanetarios y discos de escombros.

“Una observación específica de exoplanetas que se realizará con Webb consiste en recopilar observaciones a lo largo de la órbita de un planeta para permitir mediciones de la composición y la dinámica atmosférica. Estoy involucrado en un programa para observar al gigante gaseoso. HD 80606b como parte del primer año de observaciones de Webb. Debido a que la órbita de HD 80606 b es extremadamente excéntrica (no circular) y larga (111 días), la cantidad de energía que recibe el planeta de su estrella oscila entre aproximadamente 1 y 950 veces la que recibe la Tierra del Sol. Esto da como resultado variaciones extremas de temperatura, que se prevé que provoquen que las nubes se formen y disipen rápidamente en la atmósfera del planeta en escalas de tiempo muy cortas. Nuestro equipo científico probará estas dinámicas de nubes pronosticadas en tiempo real en el transcurso de una observación continua de ~18 horas de HD 80606 b a medida que pasa detrás de su estrella, utilizando el instrumento NIRSpec en Webb para medir la luz térmica de la atmósfera del planeta.

La configuración orbital de HD 80606 b se muestra junto con las variaciones de temperatura esperadas vistas desde la Tierra y Webb en varias fases orbitales. Se indica el "inicio" y el "final" planificados del tramo de ~18 horas de las observaciones de Webb. Crédito: adaptado de de Wit et al. 2016; cortesía de James Sikora

“Más allá de los gigantes gaseosos, una serie de Los objetivos de exoplanetas de Webb en su primer año de observaciones son pequeñas y orbitan estrellas que son más pequeñas y más frías que el Sol, conocidas como enanas M. Si bien el descubrimiento de exoplanetas comenzó hace unos 30 años, muchos de estos pequeños exoplanetas alrededor de las enanas M fueron descubiertos en los últimos años por estudios como TESS. Las observaciones de Webb comenzarán a revelar la diversidad de atmósferas que existen en estos pequeños planetas al buscar evidencia de moléculas como agua, dióxido de carbono y metano en sus atmósferas. Debido a que las enanas M suelen ser mucho más activas que el Sol y tienen erupciones estelares energéticas que potencialmente podrían quitarles la atmósfera a estos planetas, las observaciones de Webb pueden incluso revelar que algunos de estos pequeños planetas no tienen atmósfera en absoluto.

La ilustración de este artista muestra tres pequeños planetas descubiertos por TESS alrededor de una estrella enana M llamada L 98-59. Los planetas c y d son solo 1.4 y 1.6 veces más grandes que la Tierra y se observarán en el primer año de ciencias de Webb. Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA

“Con TESS y otras encuestas que continúan descubriendo planetas adicionales en nuestra galaxia a un ritmo regular y Webb preparándose para estudiar las atmósferas de muchos de estos mundos recién descubiertos, nuestras aventuras de exoplanetas en muchos sentidos apenas comienzan”.

– Knicole Colón, científica adjunta del proyecto de Webb para ciencia de exoplanetas, Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA

Stefanie Milam, científica adjunta del proyecto Webb para ciencia planetaria, NASA Goddard

Jonathan Gardner, científico senior adjunto del proyecto Webb, NASA Goddard

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