El secreto que ayuda al telescopio James Webb a explorar el universo primitivo

(Dan Tri) - Una máquina capaz de ver la luz de galaxias formadas hace 13 mil millones de años. El Telescopio James Webb se construyó para hacer realidad esa misión.

La máquina del tiempoexplora el universo primitivo

Imagen de la nebulosa NGC 604, a unos 2,7 millones de años luz de la Tierra, tomada por el telescopio espacial James Webb (Foto: NASA/ESA/CSSA/STScl).

Desde su lanzamiento al espacio en diciembre de 2021, el telescopio espacial James Webb ha orbitado la Tierra a más de un millón de millas, enviando imágenes impresionantes del espacio profundo.

Entonces, ¿qué le permitió a Webb “ver” tan lejos, incluso retroceder en el tiempo para explorar el universo primitivo?

El secreto reside en el potente sistema de cámara de Webb, especialmente en su capacidad para captar luz infrarroja, un tipo de luz que el ojo humano no puede ver.

Cuando Webb toma una fotografía de una galaxia distante, los astrónomos en realidad están viendo esa galaxia hace miles de millones de años.

La luz de la galaxia ha viajado por el espacio durante miles de millones de años para llegar al espejo del telescopio. Es como si el Webb fuera una "máquina del tiempo" que captura imágenes del universo en sus etapas iniciales.

Al utilizar un espejo gigante para recoger esta luz antigua, Webb está descubriendo nuevos secretos sobre el universo.

Webb: El telescopio que "ve" el calor

A diferencia del telescopio Hubble o las cámaras convencionales que sólo captan luz visible, el Webb está diseñado para captar luz infrarroja.

La luz infrarroja tiene longitudes de onda más largas que la luz visible, por lo que es invisible al ojo humano. Sin embargo, el telescopio Webb puede captar este tipo de luz para estudiar los objetos más antiguos y distantes del universo.

Las cámaras infrarrojas, como las gafas de visión nocturna, permiten ver las ondas infrarrojas emitidas por objetos cálidos, como personas y animales. La temperatura de la imagen se mide en grados Fahrenheit (imagen: NASA/JPL-Caltech).

Aunque la luz infrarroja no puede ser vista por el ojo humano, dispositivos especializados como cámaras infrarrojas o sensores térmicos pueden detectarla como calor.

Las gafas de visión nocturna, que utilizan luz infrarroja para detectar objetos cálidos en la oscuridad, son un excelente ejemplo. Webb también aplica una tecnología similar para estudiar estrellas, galaxias y planetas.

La razón por la que Webb utiliza luz infrarroja es porque, a medida que la luz visible procedente de galaxias distantes viaja a través del espacio, se estira debido a la expansión del universo.

Esta expansión convierte la luz visible en luz infrarroja. Como resultado, las galaxias más distantes del espacio ya no brillan en luz visible, sino en una tenue luz infrarroja. El telescopio Webb fue diseñado específicamente para detectar este tipo de luz.

Espejo dorado gigante: Recolectando la luz más tenue

Antes de que la luz llegue a la cámara, debe ser captada por el espejo dorado gigante de Webb, que tiene más de 21 pies (6,5 metros) de ancho y está formado por 18 espejos más pequeños dispuestos como un panal.

La superficie del espejo está cubierta con una fina capa de oro, no sólo para aumentar la estética sino también porque el oro refleja muy bien la luz infrarroja.

Este espejo capta la luz del espacio profundo y la refleja en los instrumentos del telescopio. Cuanto más grande sea el espejo, más luz capta y mayor es la distancia que alcanza. El espejo Webb es el más grande jamás enviado al espacio por el ser humano.

El gran espejo de Webb, formado por 18 pequeños espejos hexagonales y recubierto de oro (foto: NASA).

NIRCam y MIRI: Los "ojos" supersensibles del Webb

Los dos instrumentos científicos más importantes de Webb, que actúan como cámaras, son NIRCam y MIRI.

NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) es la cámara principal del Webb, que captura imágenes impresionantes de galaxias y estrellas. También cuenta con un coronógrafo, un dispositivo que bloquea la luz estelar para poder fotografiar objetos muy tenues cerca de fuentes de luz brillante, como planetas que orbitan estrellas brillantes.

NIRCam funciona capturando luz infrarroja cercana (el tipo de luz más cercano a la que el ojo humano puede ver) y descomponiéndola en diferentes longitudes de onda. Esto permite a los científicos no solo determinar la forma de un objeto, sino también comprender su composición.

Diferentes materiales en el espacio absorben y emiten luz infrarroja en longitudes de onda específicas, creando una "huella química" única. Al estudiar estas huellas, los científicos pueden comprender las propiedades de estrellas y galaxias distantes.

MIRI (instrumento de infrarrojo medio) detecta longitudes de onda infrarrojas más largas, especialmente útiles para detectar objetos más fríos y polvorientos, como estrellas en formación dentro de nubes de gas. MIRI incluso puede ayudar a encontrar pistas sobre los tipos de moléculas en las atmósferas de los planetas que podrían albergar vida.

Ambas cámaras son mucho más sensibles que las cámaras estándar que se usan en la Tierra. NIRCam y MIRI pueden detectar cantidades ínfimas de calor a miles de millones de años luz de distancia. Si tuvieras la NIRCam del Webb como tus ojos, podrías ver el calor de una abeja en la Luna.

Las primeras imágenes de campo profundo de Webb: imagen MIRI a la izquierda e imagen NIRCam a la derecha (imagen: NASA).

Para detectar el calor tenue de objetos distantes, el Webb necesita mantenerse extremadamente frío. Por eso lleva un parasol gigante del tamaño de una cancha de tenis. El parasol de cinco capas bloquea el calor del Sol, la Tierra e incluso la Luna, lo que ayuda al Webb a mantener una temperatura de aproximadamente -223 grados Celsius.

MIRI necesita estar aún más frío, por lo que cuenta con su propio refrigerador especial, llamado crioenfriador, para mantenerlo cerca de -266 grados Celsius. Si Webb estuviera incluso un poco más caliente, su propio calor eclipsaría las débiles señales que intentaba detectar.

Convierte la luz ambiental en imágenes vívidas

Cuando la luz llega a la cámara de Webb, incide en sensores llamados detectores. Estos detectores no toman fotos comunes como las de un teléfono.

En lugar de ello, convierten la luz infrarroja en datos digitales, que luego se envían a la Tierra, donde los científicos los procesan y los convierten en imágenes a todo color.

Los colores que vemos en las imágenes del telescopio Webb no son los que la cámara "ve" directamente. Dado que la luz infrarroja es invisible, los científicos asignan colores a diferentes longitudes de onda para ayudarnos a comprender el contenido de la imagen.

Estas imágenes procesadas ayudan a revelar la estructura, la edad y la composición de galaxias, estrellas y más.

Al utilizar un espejo gigante para recolectar luz infrarroja invisible y enviarla a cámaras ultrafrías, el telescopio espacial James Webb nos ha permitido ver galaxias formándose desde el comienzo del universo, lo que significa que estamos viendo lo que sucedió hace unos 14 mil millones de años.

Fuente: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/bi-mat-giup-kinh-vien-vong-james-webb-co-the-kham-pha-vu-tru-so-khai-20250710034510062.htm