El telescopio espacial Euclid envía impresionantes imágenes que iluminan el Universo Oscuro

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La materia y energía oscura son dos de los mayores misterios a los cuáles se enfrenta la ciencia actualmente. La Agencia Espacial Europea ha construido y lanzado un nuevo telescopio con el objetivo de crear el mapa tridimensional más grande, completo y detallado del cielo hasta la fecha, para comprender la naturaleza de lo que no se puede ver. El 7 de diciembre, fueron publicadas las sorprendentes primeras imágenes. Euclid supera las expectativas mostrando detalles nunca vistos de varios objetos astronómicos.

Representación artística de la misión Euclid en el espacio. Créditos: ESA.

Universo oscuro

En el siglo XX se realizaron grandes avances en cosmología, gracias a mejoras en los diferentes equipos fueron posibles nuevos descubrimientos para observar la naturaleza del universo. Dos de ellos suponen dos grandes preguntas abiertas que hasta la fecha no tienen una respuesta definitiva.

En la década de los setenta, Vera Rubin presentó una serie de análisis sobre las curvas de rotación de galaxias. Empleando un nuevo espectrógrafo, con mayor sensibilidad que los anteriores, fue posible encontrar una discrepancia entre la velocidad a la cual viajaban las partes más distantes del centro galáctico respecto al valor observado y el teórico. Pese al escepticismo inicial por parte de la comunidad, se hicieron trabajos para replicar el experimento y fue posible corroborar el extraño fenómeno.

Se llamó materia oscura al responsable de provocarlo. Fuera de su relevancia para entender la dinámica de las galaxias y su influencia gravitacional, se desconoce por completo su naturaleza.

Diagrama de la composición del universo, solamente conocemos la naturaleza de un la materia ordinaria que corresponde a un 5%. Créditos: ESA.

Por otro lado, Edwin Hubble, además de demostrar que el universo es mucho más grande que la Vía Láctea, descubrió su expansión. Posteriores trabajos en la década de los noventa encontraron que esta era acelerada. Donde no solamente la distancia que separaba a las galaxias crecía, sino que la velocidad a la cual se alejaban también aumentaba.

El trabajo de Albert Einstein sobre la relatividad general predecía igualmente un comportamiento similar, sin embargo, esta idea fue rechazada y contrarrestada al agregar un término matemático conocido como la «constante cosmológica». Años después se entendería su verdadera importancia en la estabilidad del universo y continuarían los estudios en lo que se conoce como la energía oscura, responsable de la expansión acelerada del universo.

Panorama completo del fondo cósmico de microondas. La distribución de los puntos fríos (azules) y calientes (rojos) son explicados únicamente con la existencia de materia y energía oscura. Créditos: ESA.

Arrojando luz sobre la oscuridad

El pasado 1 de julio, Euclid despegó desde Cabo Cañaveral a bordo de un cohete Falcon 9 de SpaceX. Al cabo de 30 días de viaje llegó al punto de Lagrange 2, hogar actual del observatorio GAIA y el telescopio James Webb. Un lugar privilegiado que permite estudiar el universo con poca contaminación por parte de la Tierra y la Luna, pero sin perder una rápida y directa comunicación con las estaciones terrestres.

Euclid es capaz de observar en el infrarrojo y en el visible. Destaca por la habilidad de crear imágenes de extensas regiones del cielo sin necesidad de sacrificar calidad, pudiendo mostrar galaxias lejanas con gran detalle.

Se espera que a lo largo de los próximos 6 años Euclid consiga observar, medir y recopilar información sobre la distribución de galaxias con distancias de hasta 10 000 millones de años luz para producir un enorme mapa tridimensional del universo. A partir de esto, sería posible analizar la manera en que la materia y energía oscura han moldeado las grandes estructuras a lo largo del tiempo. Las cuales comprenden más del 95 % del universo y cuya verdadera naturaleza se desconoce por completo.

Mapa del cielo con las regiones que observará el telescopio Euclid en azul. Créditos: ESA.

El universo visto por Euclid

Las imágenes del telescopio no son solamente atractivas a la vista, sino que ofrecen gran cantidad de información sobre el universo cercano. Son una primera muestra de las increíbles capacidades de Euclid, sentando las bases para las futuras observaciones que esperan desvelar el lado oscuro del cosmos.

Para comprender correctamente las imágenes, es necesario tener en cuenta que aquellos objetos que muestran picos corresponden a estrellas de la Vía Láctea. Estos son conocidos como patrones de difracción y son causados por la interacción entre la luz y la óptica del telescopio.

Cúmulo galáctico de Perseo

El cúmulo de Perseo, ubicado a unos 240 millones de años luz, es el hogar de miles de galaxias, cada de una de ellas con miles de millones de estrellas. Es una de las estructuras más grandes conocidas en el universo.

Se emplearon datos recopilados por los instrumentos VIS y NIPS a lo largo de 5 horas para crear la imagen. En esta se muestran más de 1000 galaxias en el cúmulo de Perseo, junto con más de 100 000 galaxias de fondo. La luz de algunas de ellas ha recorrido el universo por más de 10 000 millones de años para llegar a la Tierra.

Diferentes análisis han demostrado el rol fundamental de la materia oscura para la formación de grandes estructuras, similares a filamentos en una telaraña, como el cúmulo de Perseo. Además, predicen una mayor cantidad de galaxias enanas de las que se han detectado hasta el momento, las cuales Euclid debería ser capaz de encontrarlas.

Galaxia espiral IC 342

Requiriendo 1 hora con los instrumentos NISP y VIS, Euclid capturó la galaxia IC 342 o galaxia oculta, dado que se encuentra escondida por el bulbo de la Vía Láctea. Fue necesario observar en el infrarrojo para penetrar las grandes nubes de polvo y conseguir por primera vez una imagen completa en una sola toma.

IC 342 se encuentra a 11 millones de años luz de la Tierra y muestra un tamaño angular en el cielo similar al de la Luna llena, aunque varias magnitudes menos brillante. Las observaciones de Euclid permitieron identificar nuevos cúmulos globulares. La increíble calidad abre las puertas a estudiar la historia de formación estelar y las posibles similitudes con la Vía Láctea.

Galaxia irregular NGC 6822

A diferencia de las galaxias cercanas que muestran en un buen porcentaje complejas estructuras como brazos, en el universo joven la mayoría tiene una forma irregular y menor tamaño. NGC 6822 es la primera galaxia enana que observa Euclid, se encuentra a 1.6 millones de años luz de la Tierra, siendo parte del grupo local.

Empleando alrededor de una hora de observaciones, se consiguió la primera imagen completa de una sola toma de la galaxia y en alta calidad. NGC 6822 sirve como una referencia para entender mejor la abundancia de los metales (elementos diferentes al hidrógeno y el helio) en el universo, así como la importancia del halo de materia oscura para la formación de las diferentes estructuras.

Cúmulo globular NGC 6397

En una menor escala, siguiendo el decrecimiento de las anteriores imágenes, está el cúmulo globular NGC 6397. Este es el segundo más cercano a la Tierra, encontrándose a únicamente 7800 años luz de distancia. Consiste en cientos de miles estrellas atadas gravitacionalmente y fueron formadas a partir de la misma nube de gas. Además, gracias a su edad contiene información valiosa sobre la historia de la Vía Láctea.

Mientras Hubble necesitaría varios días de observaciones continuas para estudiar todo el cúmulo globular, Euclid es capaz de hacerlo en gran resolución en tan solo una hora. Además, muestra con gran detalle las tenues estrellas de baja masa, las más antiguas y llamativas para estudiar.

Nebulosa cabeza de caballo

Finalmente, tras explorar el universo desde sus mayores escalas, está una relativamente pequeña región de la constelación de Orión. A aproximadamente 1375 años luz de la Tierra se encuentra una llamativa nube oscura cuya forma recuerda a la de la cabeza de un caballo.

Esta es la región activa de formación estelar más cercana a la Tierra, facilitando la obtención de imágenes con gran detalle de cómo interactúan las estrellas entre sí. La región se encuentra sometida a una fuerte y constante radiación de la estrella Sigma Orionis, la cual emite luz ultravioleta de alta energía que logra hacer brillar las nubes de has cercanas a la cabeza de caballo. Aunque esta última, gracias a sus densas nubes, bloquea en gran parte la radiación recibida. Permitiendo a los investigadores contrastar la formación de estrellas en diferentes condiciones, pero con un mismo material inicial.

Junto con la detección de las estrellas más débiles, se espera encontrar objetos de masa planetaria o enanas marrones. Así como los llamados JuMBOs, pares de cuerpos similares a Júpiter sin una estrella y cuya existencia no es predicha por ningún modelo actual de formación y evolución planetaria.

Trepando la escalera universal

Estas imágenes de Euclid muestran el gran potencial que tiene para ayudar a conocer mejor el universo y sus misterios. La cámara de 600 megapíxeles permite no solo conseguir una maravillosa resolución, sino cubrir largas regiones del cielo en poco tiempo.

Con el fin de facilitar el acceso a las imágenes, se recortó parte de algunos panoramas para mostrar los detalles más llamativos para el público general. Sin embargo, el campo completo de las diferentes observaciones actuales y futuras pueden encontrarse en portal ESASky.

Los próximos seis años, el telescopio va a realizar continuas observaciones para crear un mapa del universo a todas sus escalas. Estudiando desde la formación e interacción de las estrellas, pasando por los cúmulos estelares y galaxias, hasta llegar a las grandes estructuras como los cúmulos galácticos.

Complementando las nuevas observaciones de Euclid, junto con previos estudios por otros telescopios terrestres y espaciales, será posible estudiar la distribución y estructura de la materia ordinaria. A partir de esto se busca inferir la naturaleza e influencia de la materia y energía oscura en el universo, ayudando a arrojar luz sobre unos de los mayores problemas de la física.

Fuente: AstroAventura


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