El telescopio espacial SPHEREx de la NASA realizará el mapa más completo del cielo

El cielo está a punto de volverse mucho más claro.

El nuevo telescopio espacial infrarrojo de la NASA, SPHEREx –abreviatura de Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer– ensamblará el mapa más completo del cielo jamás creado para comprender mejor la evolución del universo.

La misión, con un costo de 488 millones de dólares, observará galaxias lejanas y recopilará datos sobre más de 550 millones de galaxias y estrellas. También medirá el brillo colectivo del universo y buscará agua y moléculas orgánicas en las nubes de gas y polvo interestelar donde se forman estrellas y nuevos planetas.

La nave espacial, de 502 kilogramos y dimensiones de 2.6 x 3.2 metros, tiene previsto su lanzamiento el 2 de marzo a las 10:09 p.m. (hora del este) a bordo de un cohete SpaceX Falcon 9 desde la Base de la Fuerza Espacial de Vandenberg en California. Podrás ver el lanzamiento en NASA+ y otras plataformas. Desde su órbita baja terrestre, producirá 102 mapas en 102 longitudes de onda infrarrojas cada seis meses durante dos años. Esto generará un mapa tridimensional de todo el cielo nocturno. Este permitirá observar distintos momentos de la historia del universo, incluso fracciones de segundo después del Big Bang, hace casi 14 mil millones de años. Sus instrumentos de espectroscopia ayudarán a determinar las distancias entre los objetos y sus composiciones químicas, incluida la presencia de agua y otros elementos clave para la vida.

Mapear cómo la materia se dispersó a lo largo del tiempo permitirá a los científicos comprender mejor la física de la inflación, el proceso de expansión instantánea del universo tras el Big Bang. Esta es la teoría predominante que explica la estructura uniforme y reticulada del universo, así como su geometría plana. Los científicos creen que el universo explotó en una fracción de segundo, pasando de ser más pequeño que un átomo a expandirse billones de veces su tamaño. Esto generó ondas en la temperatura y densidad de la materia en expansión y permitió la formación de las primeras galaxias.

“SPHEREx busca desentrañar los orígenes del universo: qué ocurrió en esos primeros instantes después del Big Bang”, explica Phil Korngut, científico del instrumento SPHEREx. “Si logramos mapear la estructura actual del universo, podremos vincularla con esos momentos iniciales tras el Big Bang”.

El enfoque de SPHEREx para estudiar la historia y evolución de las galaxias es diferente al de los observatorios espaciales que se enfocan en objetos individuales. En lugar de ello, analizará una señal llamada luz de fondo extragaláctica para detectar galaxias más allá del umbral de detección. En lugar de identificar objetos específicos, medirá la emisión total de luz integrada a través del tiempo cósmico, superponiendo mapas de todos sus escaneos. Si los hallazgos resaltan áreas de interés, los científicos podrán recurrir a los telescopios espaciales Hubble y James Webb para realizar observaciones más detalladas.

Para evitar que el calor de la nave interfiera con la débil luz de las fuentes cósmicas, el telescopio debe operar a temperaturas cercanas a -229 °C. Para lograrlo, SPHEREx cuenta con un sistema de enfriamiento pasivo. Sin electricidad ni refrigerantes, usa tres escudos de fotones en forma de cono y una estructura reflectante debajo para bloquear el calor de la Tierra y el Sol, disipándolo en el espacio.

Buscar vida

Para rastrear agua y hielo, el observatorio estudiará nubes moleculares de gas y polvo. Cada molécula absorbe luz en longitudes de onda específicas, lo que genera una “huella espectral” única. Al medir cómo varía la luz en esas longitudes de onda, se puede determinar la cantidad de cada molécula presente.

“Es probable que el agua de los océanos de la Tierra haya tenido su origen en una nube molecular”, explica Rachel Akeson, líder del centro de datos científicos de SPHEREx. “Otros telescopios espaciales han identificado reservorios de agua en cientos de lugares, pero SPHEREx nos proporcionará más de nueve millones de objetivos. Conocer el contenido de agua en nuestra galaxia nos dará pistas sobre cuántos lugares podrían albergar vida”.

Más allá de la investigación científica, encontrar estos ingredientes para la vida conecta preguntas fundamentales sobre la evolución del universo y nuestro lugar en él. “Nos ayuda a responder no solo cómo evolucionó el universo y cómo llegamos aquí. También dónde puede existir vida y si estamos solos en el cosmos”, señala Shawn Domagal-Goldman, director interino de la División de Astrofísica de la NASA.

Estudio del viento solar

El cohete SpaceX también llevará una segunda misión de dos años. Es el Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere (PUNCH), que estudiará el viento solar y su impacto en la Tierra. Sus cuatro pequeños satélites se enfocarán en la atmósfera externa del Sol, la corona, y en cómo esta se propaga por el sistema solar, afectando el campo magnético terrestre. Este fenómeno no solo genera auroras espectaculares, sino que también representa una amenaza para satélites y naves espaciales.

Los cuatro satélites, del tamaño de una maleta, usarán filtros polarizadores para ensamblar una vista tridimensional de la corona y recopilar datos sobre la velocidad y dirección del viento solar.

“Esto nos permitirá comprender mejor y predecir el clima espacial que afecta a la Tierra”, señala Nicholeen Viall, científica de la misión PUNCH. “Esa ‘nada’ que considerábamos entre el Sol y la Tierra en realidad está llena de actividad que ahora podremos estudiar con mayor precisión”.

PUNCH combinará sus datos con observaciones de otras misiones solares de la NASA, como el Coronal Diagnostic Experiment (CODEX), que observa la corona interna desde la Estación Espacial Internacional; el Electrojet Zeeman Imaging Explorer (EZIE), que se lanza en marzo para investigar la relación entre las fluctuaciones del campo magnético y las auroras; y el Interstellar Mapping and Acceleration Probe (IMAP), que se lanzará más adelante este año para estudiar la aceleración de partículas del viento solar y su interacción con el medio interestelar.

Un largo camino

SPHEREx pasó años en desarrollo antes de recibir luz verde en 2019. La misión es gestionada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, que trabajó con BAE Systems para construir el telescopio y la nave. El equipo finalizó el proyecto incluso cuando los incendios forestales de enero en Los Ángeles amenazaban sus instalaciones. Científicos de 13 instituciones en Estados Unidos, Corea del Sur y Taiwán analizarán los datos obtenidos. El Infrared Processing & Analysis Center del Instituto Tecnológico de California procesará y almacenará los datos, que serán públicos a través del NASA/IPAC Infrared Science Archive.

“No puedo esperar para ver las primeras imágenes de SPHEREx”, dice Korngut. “Trabajo en esta misión desde 2012, cuando era un investigador postdoctoral. Ver cómo pasó de ser un concepo a estar lista para su lanzamiento es increíble”.

Viall añade: “Todos esos años de presentaciones en PowerPoint finalmente han valido la pena”.