Webb, el telescopio más fuerte de la historia, mirará hacia atrás en los desconocidos “tiempos oscuros” del universo

by Roger

Algunas personas se refieren al telescopio espacial James Webb de la NASA como el “telescopio que se comió la astronomía”. Es el telescopio espacial más potente jamás construido y un producto mecánico complejo que supera los límites de la ergonomía. Después de años de retrasos y miles de millones de dólares en sobrecostos, el Telescopio Webb está programado para ponerse en órbita el 18 de diciembre de 2021, llevándonos a la próxima era de la astronomía.

Algunas de las preguntas más importantes sobre el universo siguen sin respuesta y se relacionan con la historia cósmica temprana después del Big Bang. ¿Cuándo se formaron las primeras estrellas y galaxias? ¿Cuál de ellos llegó primero? ¿Cuál es la razón? Es posible que los astrónomos pronto puedan desentrañar la historia del nacimiento de las galaxias, ya que el telescopio espacial James Webb se construyó específicamente para responder estas preguntas, lo cual es emocionante.

La “Edad Oscura” del Universo

Existe amplia evidencia de que el universo comenzó hace 13.800 millones de años con un Big Bang en un estado ultradenso y ultracaliente, e inmediatamente después del Big Bang, el universo comenzó a expandirse y luego a enfriarse. Un segundo después del Big Bang, el universo tenía unos cien billones de millas de diámetro y promediaba unos increíbles 18 000 millones de grados Fahrenheit (10 000 millones de grados Celsius); unos 400 000 años después del Big Bang, el diámetro del universo se convirtió en unos 10 millones de luz -años después, la temperatura también se enfrió a 5.500 grados Fahrenheit (3.000 grados Celsius). Si alguien se detuviera y mirara el universo en este momento, sería como una enorme lámpara cálida para calentar, que emitiera una luz roja oscura.

Durante este tiempo, el espacio estaba lleno de un estado caótico de partículas energéticas, radiación, hidrógeno y helio, y no existía ninguna estructura. A medida que el universo continúa expandiéndose, el universo se vuelve más grande y más frío, la “sopa” caótica se diluye y todo se vuelve negro opaco: esto es lo que los astrónomos llaman los “tiempos oscuros” del universo. Inicio.

Durante la “Edad Oscura”, el universo no era perfectamente homogéneo y pequeñas regiones de gas comenzaron a agruparse bajo la fuerza de la gravedad, volviéndose más densas. El universo uniforme se vuelve accidentado, y estos grupos más densos de diminutas regiones de gas son las semillas para la eventual formación de estrellas, galaxias y todo lo demás en el universo.

El universo de la “edad oscura” vio poca sustancia, pero fue una etapa importante en la evolución del universo.

Encontrar la primera luz del universo

El “período oscuro” termina cuando se forman las primeras estrellas y galaxias y finalmente emiten sus primeros rayos de luz bajo la influencia de la gravedad. En la actualidad, los astrónomos no saben cuándo apareció la primera luz, pero la mejor conjetura que coincide con las observaciones es cientos de millones de años después del Big Bang. Además, aún no está claro quién formó estrellas o galaxias primero.

Los astrónomos creen que el universo está dominado por la materia oscura, y las teorías actuales basadas en cómo la gravedad forma estructuras en el universo sugieren que pueden formarse primero estructuras pequeñas como estrellas y cúmulos, que luego crecen para formar galaxias enanas y luego galaxias enanas. , como la Vía Láctea. En comparación con las estrellas actuales, estas primeras estrellas en el universo eran más extremas, millones de veces más brillantes, pero de corta duración; eran calientes y brillantes, dejando agujeros negros de hasta unas 100 masas solares cuando morían, y estos agujeros negros pueden ser las semillas de la formación de galaxias.

A los astrónomos les encantaría estudiar este período cósmico fascinante e importante, pero la detección de la primera luz es extremadamente desafiante. Al principio, todo era muy pequeño en comparación con las galaxias enormes y brillantes de la actualidad, y debido a la expansión del universo, ahora se encuentran en algún lugar a decenas de miles de millones de años luz de distancia de la Tierra. Además, las estrellas más tempranas estaban rodeadas de gas sobrante de su formación, que actuaba como una niebla para absorber la mayor parte de la luz; la radiación tardó cientos de millones de años en disipar la niebla, y esta luz temprana llegó a la Tierra antes llegó a la Tierra. La señal es muy débil.

Pero ese no es el único desafío.

A medida que el universo continúa expandiéndose, continúa estirando la luz que lo atraviesa, convirtiéndola en más y más longitudes de onda. Este fenómeno se llama corrimiento al rojo, porque cambia las longitudes de onda de luz más cortas (como la luz azul o blanca) en longitudes de onda más largas (como la luz roja o infrarroja).

Cuando un telescopio en la Tierra observó la luz de una estrella o galaxia temprana hace 13 mil millones de años, se había estirado en un factor de 10 por la expansión del universo y llegó como luz infrarroja, lo que significa que tenía longitudes de onda más largas que la luz roja. todavía largo Para observar los primeros rayos de luz en el universo, hay que buscar señales infrarrojas.

Un telescopio es como una máquina del tiempo.

Estamos a punto de entrar en la era del telescopio espacial James Webb.

Los telescopios son como máquinas del tiempo, si un objeto está a 10.000 años luz de distancia, significa que la luz necesita viajar 10.000 años para llegar a la Tierra. Por lo tanto, cuanto más miran los astrónomos en el espacio, más viejos son.

Los ingenieros han optimizado el telescopio Webb para detectar débiles señales de luz infrarroja de las primeras estrellas o galaxias. En comparación con el telescopio espacial Hubble, la cámara de James Webb tiene 15 veces el campo de visión, recoge 6 veces más señales de luz y el sensor está ajustado para ser más sensible a la luz infrarroja.

El plan de observación consistirá en que el telescopio Webb observe una parte determinada del cielo durante largos períodos de tiempo, recopilando la mayor cantidad de luz e información posible de las galaxias más lejanas y antiguas. Armados con estos datos, es posible responder cuándo y cómo terminó la Edad Oscura, y se espera que hagan muchos otros descubrimientos importantes. Por ejemplo, desentrañar las historias llenas de suspenso de la Edad Oscura también puede ayudar a explicar las propiedades de materia oscura, esta misteriosa forma de materia ocupa alrededor del 80% de la masa del universo.

El Telescopio James Webb es la misión técnicamente más difícil que la NASA jamás haya intentado, y las preguntas científicas que podría ayudar a responder valen cada onza de esfuerzo detrás de él, y los astrónomos esperan con entusiasmo, esperando en 2022. En algún momento, los datos comienzan a regresar.

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