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La espectaculares primeras imágenes oficiales del telescopio espacial James Webb

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El 12 de julio pasará a la historia de la astronomía y de la observación desde el espacio, el telescopio espacial James Webb nos ha mostrado su primera imagen, el mundo astronómico ha quedado maravillado con el resultado y los científicos ya están procesando la panorámica de miles de galaxias muy distantes. Aquí la tenéis como primicia mundial, que además ha sido la primera que ha enseñado para todo el mundo el presidente de EEUU Jonh Baiden;

Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA y STScI

El telescopio espacial James Webb de la NASA ha producido la imagen infrarroja más profunda y nítida del universo distante hasta la fecha. Conocida como el primer campo profundo de Webb, esta imagen del cúmulo de galaxias SMACS 0723 está repleta de detalles.

Miles de galaxias, incluidos los objetos más débiles jamás observados en el infrarrojo, han aparecido a la vista de Webb por primera vez. Este campo profundo, tomado por la cámara de infrarrojo cercano de Webb (NIRCam), es un apilado de imágenes en diferentes longitudes de onda, con un total de 12,5 horas, alcanzando profundidades en longitudes de onda infrarrojas más allá de los campos más profundos del telescopio espacial Hubble.

Espectros de las galaxias observadas en el Universo profundo. Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA y STScI

La imagen muestra el cúmulo de galaxias SMACS 0723 tal como apareció hace 4600 millones de años. La masa combinada de este cúmulo de galaxias actúa como una lente gravitacional , magnificando galaxias mucho más distantes detrás de él. La NIRCam de Webb ha enfocado nítidamente esas galaxias distantes: tienen estructuras diminutas y tenues que nunca antes se habían visto, incluidos cúmulos de estrellas y características difusas. 

Pero no sólo se ha enseñado esta imagen, habían cuatro logros más, tres imágenes y el espectro de un exoplaneta en el que se han encontrado nubes de agua.

Aquí os dejamos las maravillas del cosmos vistas desde el James Webb:

Este paisaje de «montañas» y «valles» salpicado de estrellas brillantes es en realidad el borde de una joven región de formación estelar cercana llamada NGC 3324 en la Nebulosa Carina. Capturada en luz infrarroja esta imagen revela por primera vez áreas de nacimiento de estrellas previamente invisibles. Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA y STScI
La observación detallada de Webb de este planeta caliente fuera de nuestro Sistema Solar revela la firma clara del agua, junto con evidencia de neblina y nubes que estudios previos de este planeta no detectaron. Con la primera detección de agua en la atmósfera de un exoplaneta por parte de Webb, ahora se dedicará a estudiar cientos de otros sistemas para comprender de qué están hechas otras atmósferas planetarias. Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA y STScI
Esta nebulosa planetaria se encuentra a unos 2.000 años luz de distancia.  Aquí, los poderosos ojos infrarrojos de Webb traen una segunda estrella moribunda a la vista por primera vez.  Desde su nacimiento hasta su muerte como nebulosa planetaria, Webb puede explorar las capas de polvo y gas que expulsan las estrellas envejecidas que algún día pueden convertirse en una nueva estrella o planeta, Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA y STScI
Quinteto de Stephan; Las estrellas se derivan y contribuyen al gas y al polvo en cantidades masivas, girando alrededor de las galaxias. 
Ahora, los científicos pueden obtener una visión poco común, con un detalle sin precedentes, de cómo las galaxias que interactúan desencadenan la formación de estrellas entre sí y cómo se altera el gas en estas galaxias. Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA y STScI

Los astrofísicos pronto comenzarán a aprender más sobre las masas, edades, historias y composiciones de las galaxias, ya que el telescopio James Webb busca las galaxias más antiguas del universo… todo un reto que vamos a poder disfrutar durante las miles de imágenes que enviará en estos futuros meses y años…

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Los objetos astronómicos más increíbles en una noche con miles de estrellas

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El firmamento estrellado es enorme, gigantesco, miles de estrellas nos rodean por doquier, con todo tipo de colores, tamaños y todas ellas a distancias increíbles. Las estrellas que vemos en una noches estrellada son estrellas de nuestra galaxia, la Vía Láctea, una galaxia enorme con casi 300.000 millones de estrellas, y solo es una de las cientos de miles de millones que nos rodean en la vecindad galáctica. Nuestro universo observable es enorme y en este hay incontables galaxias con sus respectivas estrellas, planetas, nebulosas… miles de millones de mundos rodeando nuestro planeta, nuestro mundo.

En una noche con miles de estrellas nos perdemos entre tantos puntos brillantes que se reparten en todas las direcciones del cielo, por ello los astrónomos agrupamos a las estrellas en constelaciones, que no son más que agrupaciones de estrellas que no tienen nada que ver entre ellas astronómicamente hablando, ya que cada una es de un tipo y están a diferentes distancias, pero sin embargo en su proyección en la esfera celeste dibujan alguna forma que nos recuerda a alguna cosa. Cuando las agrupamos en constelaciones ya no nos perdemos en el espacio.

Constelaciones, Créditos: Stellarium

A simple vista en un lugar sin nada de contaminación lumínica podemos llegar a ver 20.000 estrellas a simple vista, incluso alguna galaxia, bueno realmente podemos ver en el hemisferio sur de la Tierra a las nubes de Magallanes y en el hemisferio norte la galaxia de andrómeda, esta última como una tenue pequeña nebulosidad en la constelación de Andrómeda.

También si nos fijamos en las estrellas podemos ver que tienen diferentes colores, los colores dependen de su temperatura, así una estrella roja es más fría que una azul por ejemplo, con lo que a simple vista podemos saber qué estrella es más fría que otra… ¿no es eso maravilloso?

Otros fenómenos increíbles que podemos ver en un cielo estrellado son las estrellas fugaces, también llamadas meteoros, no son más que milimétricos trocitos de asteroides o cometas que cuando son interceptados por la tierra la atmósfera los fulmina creando un destello de color que es la desintegración del meteoroide. Algunas lluvias famosas son las Perseidas de agosto o las Gemínidas de diciembre, con decenas de meteoros por hora en los momentos de máxima actividad.

Photo by Rakicevic Nenad on Pexels.com

Observar el cielo estrellado es maravilloso y siempre nos sorprenderá, no dejéis de observar las estrellas…

Os recomiendo mi primer libro de astronomía:

Curiosidades astronómicas

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Descubiertas unas estructuras gigantes del universo que desafían los principios cosmológicos

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Se ha descubierto un Arco Gigantesco de Galaxias que seguramente va a cambiar nuestra comprensión de la cosmología. Es un descubrimiento revolucionaro porque desafía lo que se pensaba hasta el momento en que se aseguraba que la materia en el espacio se distribuye por igual. Los conceptos anteriores que los científicos han asumido sobre el principio cosmológico dicen que los cúmulos de galaxias se distribuyen en un patrón homogéneo a grandes distancias. Sin embargo, el Arco Gigante recién descubierto podría alterar nuestro conocimiento actual del Universo a gran escala.

En la cosmología moderna , el principio cosmológico es la noción de que la distribución espacial de la materia en el universo es homogénea e isotrópica cuando se ve en una escala lo suficientemente grande, ya que se espera que las fuerzas actúen uniformemente en todo el universo y, por lo tanto no habrían irregularidades observables en la estructuración a gran escala en el curso de la evolución del campo de la materia que fue inicialmente establecido por el Big Bang. Pero en los últimos años se está descubriendo que esto no es del todo cierto, como lo ha hecho el descubrimiento de esta mega estructura.

Los investigadores encontraron que el Arco Gigante de Galaxias se extiende por alrededor de 3 mil millones de años luz, lo que representa aproximadamente una decimoquinta parte del universo observable. También revelaron que el Arco Gigante consta de varias galaxias, cúmulos galácticos y gas y polvo.

Créditos: Gran estructura observada por lo cosmólogos de la Universidad de Lancashire

Los investigadores pudieron hacer la revelación después de observar la luz de 40.000 cuásares, los núcleos luminosos de las galaxias, que también albergan los agujeros negros supermasivos. Los científicos e investigadores descubren el espacio y nuestro universo observando firmas de luz provenientes de estos cuásares. El patrón de luz detectable llega a la Tierra después de ser absorbido por átomos y objetos alrededor de las galaxias, lo que permite a los científicos sumergirse en los conocimientos del espacio, con la ayuda de estas firmas de luz únicas.

El equipo de cosmólogos de la universidad de Lancashire detectó la luz de estos cuásares formando un arco gigante, que se extiende a lo largo de una quinceava parte del radio del universo observable. Revelaron una imagen de sus hallazgos en la que se puede ver el arco gigante formado, que parece ser una curva en forma de sonrisa en el centro de la imagen.  

En cualquier caso, esta no es la única megaestructura descubierta presente en el Universo, ya que los astrónomos han descubierto conglomerados enormes como la Gran Muralla de Sloan, la Muralla del Polo Sur, el Gran LQG y la Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal.

Recomendaciones:

Nuestro primer libro de Astronomía: Curiosidades Astronómicas

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¿Qué forma tiene el Universo?

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El Universo es plano, si como lees, pero decir que es plano y dejarlo ahí no es suficiente, hay que explicarlo un poco, agárrate en un universo plano que vamos a explicarlo. De acuerdo con la teoría de la Relatividad General de Einstein, el espacio se curva con la masa. Como resultado de esto, la densidad del universo (cuánta masa se ha extendido sobre su volumen) determinará su forma.

Los astrofísicos han calculado la «densidad crítica» del universo. La densidad crítica es proporcional al cuadrado de la constante de Hubble, que se usa para medir la tasa de expansión del universo. Os explico qué es la constante de Hubble (H):

Según la ley pronosticada por la teoría de Fridman y demostrada por Hubble en sus observaciones, las galaxias se alejan de nosotros a velocidades v proporcionales a las distancias d hasta ellas, conforme más alejadas están mayor es el valor de la velocidad, para las galaxias próximas se demuestra que: v = H d donde H es el coeficiente de proporcionalidad (constante de Hubble) que se determina a partir de observaciones.

Esta ley  muestra que no hay observadores privilegiados en el Universo. A causa del efecto Doppler, el alejamiento de las galaxias provoca el desplazamiento de sus lineas de emisión hacia el lado rojo del espectro. La dependencia del corrimiento al rojo z (desplazamiento de la frecuencia en el espectro electromagnético) de la velocidad de alejamiento v se expresa mediante la siguiente formula:

z = v/c     (c es la velocidad de la luz)

Sí en esa formula introducimos la ley de Hubble, obtenemos la formula básica que se utiliza para determinar las distancias hasta las galaxias y cúmulos estelares!:

 z = Hd / c

Seguimos hablando de la forma del Universo… La comparación de la densidad crítica con la densidad real puede ayudar a los científicos a comprender el cosmos. Si la densidad real del universo es menor que la densidad crítica, entonces no hay suficiente materia para detener la expansión del universo, y se expandirá para siempre. La forma resultante es curva como la superficie de una silla de montar, esto se conoce como un universo abierto.

universo forma

Diferentes formas del Universo según su densidad. Créditos: Crédito: NASA / WMAP Science team.

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Si la densidad real del universo es mayor que la densidad crítica, entonces contiene suficiente masa para detener su expansión. En este caso, el universo es cerrado y finito, aunque no tiene fin, y tiene una forma esférica. Una vez que el universo deja de expandirse, comenzará a contraerse. Las galaxias dejarán de retroceder y comenzarán a acercarse cada vez más. Eventualmente, el universo sufrirá lo opuesto al Big Bang, el llamado «Big Crunch, esto se conoce como un universo cerrado. 

Sin embargo, si el universo contiene aproximadamente la masa suficiente para detener la expansión, la densidad real del universo será igual a la densidad crítica. La velocidad de expansión disminuirá gradualmente, durante un tiempo infinito. En tal caso, el universo se considera plano e infinito en tamaño.

Las mediciones indican que el universo es plano, lo que sugiere que también es de tamaño infinito, pero no podemos ver todo el Universo, la velocidad de la luz nos limita ver el volumen del universo visible desde el Big Bang; Debido a que el universo tiene aproximadamente 13.800 millones de años, solo puedemo ver 13.800 millones de años luz de la Tierra, es decir solo puedemos ver el Universo observable desde nuestra posición. 

Pero vivimos en un mundo en tres dimensiones, ¿cómo puedo imaginarme un Universo plano?,  cuando decimos que el universo es plano no es en el mismo sentido en que por ejemplo un trozo de papel es plano, sino que significa que la geometría del universo es tal que las líneas paralelas nunca se cruzarán. Es decir dos fotones de luz nunca se cruzarían, por ejemplo si fuera esférico y lanzara un fotón desde cada lado de la esfera se terminarán cruzando en uno de los polos de la esfera, en nuestro universo todo viene de forma paralela, por tanto el Universo es plano por el comportamiento de la luz en el espacio.

Por tanto el Universo es plano y además se está acelerando, antes hemos dicho que el ser plano e infinito implica una desaceleracion pero… la expansión no se está frenando…  se está acelerando esto es debido a la energía oscura… pero eso será otra historia en otra entrada 🙂

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¿Dónde ocurrió el Big Bang?

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¿Hay alguna dirección, punto o lugar del Universo desde donde este provenga?, ¿dónde ocurrió?… ahora lo descubriremos, primero vamos a explicar qué es el Big Bang.

El Universo en su momento inicial estaba lleno de una energía y temperaturas infinitas. Se expandió y se enfrió, experimentando cambios de fase espectaculares. No fue una «gran explosión» como se suele decir, simplemente ocurrió un cambio de estado y comenzó la expansión del Universo. Por qué comenzó o que dio lugar a ese inicio sigue siendo un misterio para la astrofísica, lo que sí sabemos es lo que ocurrió después:

  • 10-35 segundos tras el cambio se fase el Universo se expande de forma exponencial durante un período llamado inflación cósmica. En ese momento nació el espacio.
  • Al terminar la inflación, los componentes materiales del Universo quedaron en la forma de un plasma de quarks-gluones, en donde todas las partes que lo formaban estaban en movimiento en forma relativista. Con el crecimiento en tamaño del Universo, la temperatura descendió, y debido a un cambio aún desconocido denominado bariogénesis, los quarks y los gluones se combinaron en bariones tales como el protón y el neutrón, produciendo la asimetría observada actualmente entre la materia y la antimateria. Las temperaturas más bajas condujeron a nuevos cambios de fase, que rompieron la simetría, así que les dieron su forma actual a las fuerzas fundamentales de la física y a las partículas elementales.
  • Tras esto, protones y neutrones se combinaron para formar  formas más complejas como los núcleos de deuterio y de helio, en un proceso llamado nucleosíntesis primordial. Al enfriarse el Universo, la materia gradualmente dejó de moverse de forma relativista y su densidad de energía comenzó a dominar gravitacionalmente sobre la radiación. Pasados 300.000 años, los electrones y los núcleos se combinaron para formar los átomos (mayoritariamente de hidrógeno). Por eso, la radiación se desacopló de los átomos y continuó por el espacio prácticamente sin obstáculos. Ésta es la radiación de fondo de microondas.

Al pasar el tiempo, algunas regiones más densas crecieron gravitacionalmente, haciéndose aún más densas, formando nubes, estrellas y galaxias. Los detalles de este proceso dependen de la cantidad y tipo de materia que hay en el Universo. El Universo tiene estos porcentajes: 4.6 % es materia ordinaria, un 23 % es materia oscura, y un 72.4 % es energía oscura.

Planck_history_of_UniversePulsar sobre la imagen para ver mejor los detalles, imagen de: http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2013/03/Planck_history_of_Universe

Pero…¿Dónde ocurrió el Big Bang? Hemos descrito bastante resumidamente el Big Bang, pero ahora nos hacemos la gran pregunta, donde ocurrió, hay alguna dirección privilegiada en el Universo, algún punto desde donde viene, sabemos que todo se expande pero… desde que punto. La respuesta a estas preguntas es la siguiente:

  • El Big Bang no ocurrió en ningún punto en el espacio, ocurrió en un punto en el tiempo (hace 13.800 millones de años), por tanto no hay un centro del Universo. En todos los puntos del espacio en el que nos encontremos sí observamos las galaxias que nos rodean vemos que se alejan siempre desde donde lo observemos. Por tanto podemos decir que somos el centro del Universo observable, todo se aleja desde nuestro punto de observación, pero si por ejemplo se pudiera llegar a una de las galaxias que observo que se aleja y observar desde allí como se mueve el resto ocurriría que esa galaxia volvería a ser el centro del Universo observable, todo se alejaría de ella. Por tanto el Big Bang no tiene un punto de inicio tiene un punto en el tiempo.

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