8 formas en que el Telescopio Espacial James Webb está revolucionando la astronomía Por Keith Cooper 21 de diciembre de 2022 Publicado por https://www.space.com/james-webb-space-telescope-revolutionizing-astronomy Representación de un artista del telescopio espacial James Webb en funcionamiento. (Crédito de la imagen: ESA/ATG medialab) Ha pasado casi un año desde que se lanzó el telescopio espacial más ambicioso y costoso jamás construido hacia el punto L2 Lagrange en el lado más alejado de la Tierra del sol. Después de un despliegue angustioso en el que los espejos y el parasol se desplegaron con éxito mientras navegaban por 344 puntos potenciales de falla, el telescopio espacial James Webb (Webb o JWST) de US$10 mil millones ha estado produciendo fantásticos datos astronómicos desde el verano. Incluso menos de seis meses después de las observaciones, estos datos son transformadores y los científicos ya los han utilizado para hacer varios descubrimientos importantes y sin precedentes. JWST fue anunciado como un telescopio revolucionario antes de su lanzamiento; ahora que está en el negocio, analizamos algunas de las muchas formas en que ya está teniendo éxito en la transformación de la astronomía. https://es.slideshare.net/SociedadJulioGaravito/8-formas-en-que-el-telescopio-espacial-james-webb-est-revolucionando-la-astronoma-spacecom-dic-21-2022pdf Informacion compartida por: Elkin Ramiro Mesa Ochoa Sociedad Julio Garavito para el Estudio de la Astronomía (SJG - Astronomy); Ciudad de Medellín (Distrito Espacial, Especial en Ciencia, Ingeniería, Tecnología, Innovación, Creatividad e Industria Aeroespacial), Departamento de Antioquia, República de Colombia, América del Sur..

1. 8 formas en que el Telescopio Espacial James Webb
está revolucionando la astronomía
Por Keith Cooper
21 de diciembre de 2022
Publicado por https://www.space.com/james-webb-space-telescope-revolutionizing-astronomy
Representación de un artista del telescopio espacial James Webb en funcionamiento. (Crédito de la
imagen: ESA/ATG medialab)
Ha pasado casi un año desde que se lanzó el telescopio espacial más ambicioso y
costoso jamás construido hacia el punto L2 Lagrange en el lado más alejado de la
Tierra del sol.
Después de un despliegue angustioso en el que los espejos y el parasol se
desplegaron con éxito mientras navegaban por 344 puntos potenciales de falla,
el telescopio espacial James Webb (Webb o JWST) de US$10 mil millones ha
estado produciendo fantásticos datos astronómicos desde el verano.
Incluso menos de seis meses después de las observaciones, estos datos son
transformadores y los científicos ya los han utilizado para hacer varios
descubrimientos importantes y sin precedentes. JWST fue anunciado como un
telescopio revolucionario antes de su lanzamiento; ahora que está en el negocio,
analizamos algunas de las muchas formas en que ya está teniendo éxito en la
transformación de la astronomía.
Ver más lejos en el pasado que nunca antes
En el recuadro hay primeros planos de dos galaxias de alto corrimiento al rojo vistas por JWST. Uno
está en un corrimiento al rojo de 10.5, el otro en 12.5. La mayoría de las galaxias en primer plano
son parte del cúmulo Abell 2744. (Crédito de la imagen: NASA/ESA/CSA/T. Treu (UCLA))

2. Para ver los preciosos fotones raros de las galaxias más distantes del universo,
cuanto más grande sea el telescopio, mejor, y los telescopios espaciales no son
más grandes que el JWST, con su espejo primario de 21 pies (6,5 metros).
Pero eso es solo la mitad del trabajo hecho, porque cuanto más distante está un
objeto, más se desplaza hacia el rojo su luz. Cuanto más lejos está una galaxia de
nosotros, más rápido se aleja de nosotros debido a la expansión del universo, por
lo que más se estira su luz, cambiando la luz hacia longitudes de onda más rojas.
Las galaxias más distantes, que también son las galaxias más tempranas que
podemos ver, emiten luz que cambia completamente a longitudes de onda del
infrarrojo cercano cuando llega a la Tierra. Es este corrimiento al rojo lo que llevó a
los científicos a diseñar JWST para especializarse en luz infrarroja cercana y media.
La combinación del gran espejo y la visión infrarroja ha permitido al JWST ver
galaxias anteriores más distantes que los astrónomos nunca antes, lo que promete
transformar nuestra comprensión de cómo se forman estas galaxias.
Antes del lanzamiento de JWST, la galaxia conocida más distante era una
llamada GN-z11. Tiene un corrimiento al rojo de 11,1, lo que corresponde a ver la
galaxia como era hace 13.400 millones de años, solo 400 millones de años después
del Big Bang. Ese era el límite absoluto de lo que podían detectar los telescopios
anteriores al JWST.OUND
Pero muy poco después de que se publicaran los primeros datos de JWST, ese
récord se rompió. Los astrónomos aprovecharon los cúmulos de galaxias en primer
plano como Abell 2744 que actúan como lentes gravitacionales: los objetos de gran
masa, como los cúmulos de galaxias, deforman el espacio con su gravedad,
creando un efecto de lupa que amplifica la luz de objetos más distantes. Los
astrónomos comenzaron a encontrar manchas rojas tenues en el fondo de estas
lentes, y estas manchas resultaron ser las galaxias más distantes jamás vistas.
Primero fue una galaxia con un corrimiento al rojo de 12,5, llamada GLASS-z12
(GLASS es el nombre de un programa de estudio específico, "Grism Lens-Amplified
Survey from Space"). Vemos esta galaxia tal como existía hace 13.450 millones de
años, o 350 millones de años después del Big Bang, calcularon los astrónomos.
Pronto siguieron galaxias con desplazamientos al rojo aún mayores. Una, apodada
Galaxia de Maisie, se ve tal como existió solo 280 millones de años después del Big
Bang, con un corrimiento al rojo de 14,3, mientras que otra, con un corrimiento al
rojo de 16,7, se ve solo 250 millones de años después del Big Bang. Incluso ha
habido afirmaciones de una galaxia con un sorprendente corrimiento al rojo de 20,
que, de confirmarse, habría existido solo 200 millones de años después del Big
Bang.
JWST también está trabajando para confirmar estos hallazgos, utilizando un
segundo instrumento para dividir la luz por longitud de onda. Los astrónomos ya han
confirmado una galaxia con un corrimiento al rojo de 13,2, que vemos como era
cuando el universo tenía solo 325 millones de años.
Descubriendo lo que iluminó el universo

3. Representación de un artista del camino del universo desde el Big Bang, a la derecha, hasta el
presente, a la izquierda; en el medio, las primeras estrellas y agujeros negros crearon suficiente luz
para poner fin a las edades oscuras cósmicas. (Crédito de la imagen: NASA/STScI)
Después del Big Bang, pero antes de que se formaran las estrellas y las galaxias,
el universo estaba oscuro y envuelto en una niebla de gas de hidrógeno neutro. En
última instancia, la luz, en particular la radiación ultravioleta, ionizó esa niebla. Pero
¿de dónde vino inicialmente esa luz para terminar con las edades oscuras
cósmicas?
Los astrónomos creen que la luz provino de galaxias jóvenes llenas de estrellas o
de agujeros negros supermasivos activos, que están rodeados por discos de
acreción de gas brillantemente caliente y lanzan poderosos chorros al espacio. La
cuestión de qué fue primero, las galaxias o sus agujeros negros, es uno de los
mayores enigmas de la cosmología, una especie de cuestión del huevo o la gallina.
JWST ya descubrió que las primeras galaxias que está detectando son más
brillantes y más estructuradas de lo esperado, con discos distintos alrededor de
núcleos bulbosos que ya están llenos de estrellas. Esta característica sugiere que
las galaxias completamente formadas aparecieron rápidamente en escena, pero
queda por ver si ya contenían agujeros negros supermasivos. Afortunadamente,
JWST está diseñado para responder a esta pregunta, y cuando lo haga,
proporcionará una gran pieza del rompecabezas que es el rompecabezas del
universo primitivo.
Medición de atmósferas de exoplanetas
Impresión de un artista del exoplaneta gigante gaseoso WASP-39b; JWST ha caracterizado su
atmósfera. (Crédito de la imagen: NASA/ESA/CSA/J. Olmsted (STScI))
Los astrónomos ahora han encontrado más de 5,000 exoplanetas y contando, pero
a pesar de este notable recorrido, todavía no sabemos casi nada sobre muchos de

4. ellos. JWST no está diseñado para descubrir nuevos exoplanetas, pero tiene como
objetivo pintar imágenes mucho más detalladas de mundos conocidos mediante la
realización de algo llamado espectroscopia de tránsito.
Cuando un planeta pasa frente a su estrella, parte de la luz de la estrella se filtra a
través de la atmósfera del planeta, y las moléculas en la atmósfera pueden absorber
parte de esa luz estelar, creando líneas oscuras en el espectro de la estrella, un
desglose de la luz por longitud de onda similar a un código de barras. Saber qué
hay en la atmósfera de un planeta, o incluso si tiene atmósfera, puede enseñar a
los astrónomos cómo se pudo haber formado y evolucionado un planeta, cuáles son
sus condiciones y qué procesos químicos tienen lugar en esa atmósfera.
La composición atmosférica del exoplaneta WASP-39b. (Crédito de la imagen: NASA/ESA/CSA/J.
Olmsted (STScI))
Los primeros resultados han sido enormemente alentadores. En agosto, los
astrónomos anunciaron que JWST había realizado la primera detección
confirmada de gas de dióxido de carbono en la atmósfera de un exoplaneta, en este
caso WASP-39b, que se encuentra a 700 años luz de distancia. Más tarde, en
noviembre, los astrónomos publicaron un espectro más completo que muestra las
líneas de absorción de elementos y moléculas en la atmósfera de WASP-39b, que
incluye no solo dióxido de carbono sino también monóxido de carbono, potasio,
sodio, dióxido de azufre y vapor de agua.
Los hallazgos se describieron como el análisis más detallado de la atmósfera de un
exoplaneta hasta el momento.
El espectro mostró que había mucho más oxígeno en la atmósfera del planeta que
carbono, así como una gran cantidad de azufre. Los científicos creen que el azufre
debe haber provenido de numerosas colisiones que experimentó WASP-39b con
planetesimales más pequeños cuando se estaba formando, dándonos pistas sobre
la evolución del planeta que también podría insinuar cómo se formaron los gigantes

5. gaseosos en nuestro propio sistema solar, Júpiter y Saturno. Además, la existencia
de dióxido de azufre es el primer ejemplo de un producto de la fotoquímica en un
planeta más allá del sistema solar, ya que el compuesto se forma cuando la luz
ultravioleta de una estrella reacciona con las moléculas en una atmósfera planetaria.
Buscando indicios de vida y habitabilidad
Representación de un artista de los siete planetas en el sistema TRAPPIST-1. (Crédito de la imagen:
NASA/JPL-Caltech)
Los estudios de planetas como WASP-39b son una cosa, pero uno de los santos
griales de la ciencia de exoplanetas es encontrar otro planeta que sea habitable,
como la Tierra, y JWST está bien posicionado para caracterizar mundos
extraterrestres.
Las observaciones antes mencionadas de WASP-39b son un buen augurio para los
próximos estudios de los planetas del sistema TRAPPIST-1 de siete planetas
rocosos que orbitan una estrella enana roja ubicada a 40,7 años luz de la
Tierra. Cuatro de estos mundos se encuentran en la supuesta zona habitable de la
estrella, donde las temperaturas permitirían que el agua líquida persistiera en la
superficie. Dadas las condiciones adecuadas, podrían ser potencialmente
habitables en diversos grados.
Las observaciones iniciales con JWST se centran en TRAPPIST-1c, que es el más
fácil de observar. Los modelos predicen que tendrá una atmósfera similar a la
de Venus, con mucho dióxido de carbono. Si bien TRAPPIST-1c es probablemente
demasiado caliente para ser habitable, determinar si tiene una atmósfera y, de ser
así, si esa atmósfera posee dióxido de carbono será un gran paso hacia la
caracterización de mundos del tamaño de la Tierra. También será una gran tarea,
que requerirá 100 horas de tiempo de observación con JWST, que está abordando
alrededor de 10,000 horas de observaciones durante su primer año de ciencia.
A partir de TRAPPIST-1c, las cosas podrían volverse más ambiciosas, con JWST
apuntando a los otros mundos del sistema TRAPPIST-1 que tienen más
probabilidades de ser habitables, así como a mundos similares alrededor de otras
estrellas cercanas. Los astrónomos estarán atentos a las firmas biológicas, como la
presencia de metano y oxígeno en una atmósfera. El descubrimiento de reacciones
fotoquímicas en la atmósfera de WASP-39b también es un paso importante, ya que

6. las reacciones fotoquímicas impulsan la formación de los componentes básicos
moleculares de la vida a base de carbono.
La química cósmica y la evolución de las galaxias
Las fusiones de galaxias, como la de IC 1623 que se muestra aquí, pueden impulsar la formación de
estrellas, lo que a su vez aumenta la abundancia química de una galaxia. (Crédito de la imagen:
ESA–Webb/NASA/CSA/L. Armus & A. Evans)
Algunas estrellas viven por miles de millones de años, pero otras existen por poco
tiempo antes de explotar en una supernova o expandirse para convertirse en
una gigante roja que luego expulsa sus capas exteriores hacia el espacio
profundo. En ambas situaciones, las estrellas dispersan grandes cantidades de
polvo cósmico formado por elementos más pesados que el hidrógeno y el helio por
el espacio.
Resulta que existe una relación entre la masa de una galaxia, su tasa de formación
estelar y su abundancia química. Las desviaciones de esta relación con un alto
corrimiento al rojo podrían indicar que las galaxias evolucionaron de manera
diferente en el universo primitivo. Antes de JWST, los astrónomos solo podían medir
de forma fiable la abundancia de varios elementos en las galaxias hasta un
corrimiento al rojo de 3,3; en otras palabras, galaxias que existieron hace unos
11.500 millones de años. Pero cuán abundantes eran estos elementos pesados en
galaxias anteriores a esta es un misterio y un terreno fértil para que JWST realmente
revolucione nuestra comprensión.
Los primeros resultados del JWST han demostrado que la relación entre la
formación de estrellas y la masa se mantiene para las galaxias con desplazamientos
al rojo de hasta 8, pero que su abundancia de elementos más pesados es tres veces
menor de lo esperado. Esta discrepancia sugiere que las estrellas y las galaxias se
formaron más rápido de lo que pensábamos, antes de que suficientes generaciones
de estrellas tuvieran la oportunidad de extinguirse y dispersar sus elementos en el
cosmos.

7. JWST pone su mira en el sistema solar
El brillante Júpiter, sus débiles anillos y varias de sus pequeñas lunas fotografiadas por JWST.
(Crédito de la imagen: NASA/ESA/Jupiter ERC Team/Ricardo Hueso (UPV/EHU) y Judy Schmidt)
Aunque JWST fue diseñado para sondear el espacio profundo, también puede
usarse para observar a nuestros vecinos más cercanos, y los resultados han sido
gratamente sorprendentes.
Los astrónomos no estaban seguros de qué esperar cuando JWST apuntó a Júpiter
debido a lo rápido que se mueve y lo brillante que es el planeta en comparación con
las débiles galaxias distantes que JWST suele observar. A los científicos les
preocupaba que Júpiter pudiera sobrecargar los sensibles detectores del JWST o
borrar las características más débiles con su resplandor, pero los resultados fueron
mejores de lo que se podía imaginar. Las imágenes de JWST mostraron los tenues
anillos de Júpiter y algunas de sus pequeñas lunas, así como las bandas
atmosféricas y las auroras del planeta.
Al observar en luz infrarroja cercana y media, con la alta resolución que proporciona
el espejo gigante de JWST, los astrónomos pueden mirar más profundamente en la
atmósfera de Júpiter para ver qué sucede debajo de las nubes y aprender qué tan
profundamente se extienden las nubes.

8. A la izquierda hay un mapa simulado de Marte, y a la derecha está la imagen de JWST de la emisión
térmica de la superficie del planeta. (Crédito de la imagen: equipo NASA/ESA/CSA/STScI/Mars
JWST–GTO)
JWST también ha tomado imágenes del lejano Neptuno, la luna Titán de Saturno
y Marte. Si bien el retrato del JWST del planeta rojo puede no ser estéticamente
agradable, muestra variaciones de temperatura en la superficie de Marte y la
absorción del dióxido de carbono en su atmósfera. En el futuro, JWST observará
Marte para rastrear gases más tenues, como misteriosas columnas estacionales de
metano que podrían originarse en actividad geológica o biológica.
Formación estelar
Imagen del infrarrojo medio de JWST de los Pilares de la Creación. (Crédito de la imagen:
NASA/ESA/CSA/STScI/J. DePasquale (STScI)/A. Pagan (STScI))

9. Una de las imágenes más icónicas del Telescopio Espacial Hubble fue la de
los Pilares de la Creación: columnas de gas molecular de muchos años luz de largo
que se encuentran en la Nebulosa del Águila. Esas columnas son viveros cósmicos
donde nacen las estrellas. JWST ha revisado los Pilares de la Creación, y las
imágenes resultantes en luz infrarroja cercana y media son tan especiales como las
originales.
Pero las nuevas vistas también son más que imágenes bonitas. La visión infrarroja
de JWST es capaz de penetrar a través del polvo de los Pilares para obtener una
mejor vista de la formación estelar que ocurre en el interior, mostrando nudos de
gas molecular a punto de colapsar en estrellas nacientes. Cuando esas estrellas
tienen solo unos cientos de miles de años, comienzan a lanzar chorros que
erosionan los bordes de los Pilares.
En otra parte, JWST ha proporcionado una de las miradas más detalladas a una
protoestrella de este tipo, conocida como L1527, y cómo interactúa con el gas
molecular que se acumula sobre ella, lo que provoca estallidos que están limpiando
dos cavidades en la nebulosa con forma de mariposa.
Antes de JWST, las observaciones ópticas de estrellas jóvenes estaban limitadas
porque el polvo bloqueaba su luz. Las observaciones de radio y submilimétricas
pueden detectar algo de lo que está sucediendo, y los telescopios infrarrojos
anteriores podían ver trazos generales, pero nada detallado. JWST ahora ofrece la
resolución necesaria para revelar los secretos de la formación estelar con mucho
más detalle que nunca.
Cambiando la forma en que se construyen los telescopios espaciales
El espejo segmentado de 6,5 metros de JWST es una innovación que se utilizará en muchos
telescopios espaciales grandes en el futuro. (Crédito de la imagen: NASA/Chris Gunn)
JWST tomó muchos problemas y dinero para finalmente entrar en órbita. Años de
retraso y miles de millones de dólares por encima del presupuesto, sin embargo, su
diseño revolucionario ha abierto un nuevo camino para los telescopios
espaciales. En particular, su enorme espejo primario dorado, formado por el
despliegue de 18 segmentos hexagonales, fue una ingeniería completamente nueva
para permitir que un telescopio de tan gran tamaño fuera lanzado al espacio.
En el futuro, el esfuerzo de diseñar y construir el JWST se verá recompensado no
solo por los descubrimientos científicos revolucionarios que hará, sino también por

10. cómo inspirará el diseño de la próxima generación de grandes telescopios
espaciales.
El informe decenal de las Academias Nacionales de EE. UU. sobre las prioridades
de astrofísica en los próximos 10 años recomienda como proyecto de máxima
prioridad el desarrollo de un gran telescopio óptico y ultravioleta para reemplazar al
Hubble en algún momento de la década de 2040 . Este telescopio tendría como
mínimo un diámetro de espejo de 26 pies (8 m), una hazaña que solo puede lograrse
mediante el diseño segmentado iniciado por JWST.
El tamaño de un cohete ya no limita el tamaño de su telescopio; si no cabe dentro
del cohete, entonces el telescopio se puede plegar, al igual que
JWST. Independientemente de los descubrimientos que hagan estos futuros
telescopios espaciales, tendremos que agradecer a JWST.
Edición: Elkin R. Mesa O.