Estudiando al próximo intruso interestelar con Webb


Uno de los hallazgos más emocionantes de la ciencia planetaria en los últimos años es el descubrimiento de objetos interestelares que pasan por nuestro sistema solar. Hasta ahora, los astrónomos han confirmado solo dos de estos intrusos de otros sistemas estelares: 1I/’Oumuamua en 2017 y 2I/Borisov en 2018, pero se cree que existen muchos, muchos más. Los científicos solo han tenido una capacidad limitada para estudiar estos objetos una vez descubiertos, pero todo eso está a punto de cambiar con el telescopio espacial James Webb de la NASA.

La ilustración de este artista muestra al primer visitante interestelar identificado, 1I/’Oumuamua, descubierto en 2017. El objeto descarriado osciló a 24 millones de millas del Sol antes de salir corriendo del sistema solar. 1I/’Oumuamua todavía desafía cualquier categorización simple. No se comportó como un cometa y tenía una variedad de características inusuales. Como la compleja rotación del objeto dificultaba determinar la forma exacta, existen muchos modelos de cómo podría verse. Crédito: NASA, ESA y J. Olmsted y F. Summers (STScI)

«La sensibilidad y el poder supremos de Webb ahora nos presentan una oportunidad sin precedentes para investigar la composición química de estos objetos interestelares y descubrir mucho más sobre su naturaleza: de dónde vienen, cómo se hicieron y qué nos pueden decir. sobre las condiciones presentes en sus sistemas de origen», explicó Martin Cordiner, investigador principal de un programa Webb Target of Opportunity para estudiar la composición de un objeto interestelar.

«La capacidad de estudiar uno de estos y descubrir su composición, para ver de cerca el material de alrededor de otro sistema planetario, es realmente algo asombroso», dijo Cordiner, astrofísico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y La Universidad Católica de América. Los dos primeros objetos interestelares detectados eran muy diferentes: uno era muy parecido a un cometa y el otro no. Cordiner y su equipo esperan descubrir qué tan únicos eran esos objetos y si son representativos de la población más amplia de objetos interestelares.

Proceso de activación

Los astrónomos monitorean constantemente varias fuentes de información que van desde observadores aficionados hasta observatorios profesionales con la esperanza de encontrar al próximo intruso interestelar. Cuando se detecte por primera vez el próximo objeto de este tipo, los científicos no estarán seguros de inmediato si se trata de un objeto interestelar. Necesitarán observaciones adicionales durante un período de días, semanas o incluso meses para confirmarlo, según su brillo.

Una vez que tienen la confirmación de que el objeto proviene de fuera del sistema solar en función de su órbita «hiperbólica», y están seguros de que el objeto no proviene de los confines de nuestro propio sistema solar o de la nube de Oort, pueden calcular la trayectoria. del objeto a través del cielo. Si esa trayectoria se cruza con el campo de visión de Webb, Cordiner y su equipo realizarán las observaciones.

La ciencia

El equipo utilizará las capacidades espectroscópicas de Webb tanto en el infrarrojo cercano como en el infrarrojo medio para estudiar dos aspectos diferentes del objeto interestelar. Primero, utilizando el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec), analizarán las huellas químicas de los gases liberados por el objeto a medida que el hielo que pueda estar presente se vaporiza por el calor de nuestro Sol. En segundo lugar, con el Instrumento de infrarrojo medio (MIRI), observarán cualquier polvo que el objeto esté produciendo: partículas pequeñas y microscópicas; granos más grandes; e incluso guijarros que pueden levantarse de la superficie y rodear el objeto.

Con su alta resolución espectral, NIRSpec puede detectar la emisión de gases individuales, lo que permite al equipo detectar moléculas específicas como agua, metanol, formaldehído, dióxido de carbono, monóxido de carbono y metano. MIRI, en el infrarrojo medio, está más sintonizado con el espectro de calor producido por partículas sólidas, como granos de polvo o el núcleo del objeto.

Esta imagen del Telescopio Espacial Hubble de 2I/Borisov muestra el primer cometa solitario observado, un cometa del espacio interestelar que no está ligado gravitacionalmente a una estrella. Fue descubierto en 2019 y es el segundo intruso interestelar identificado, después de ‘Oumuamua. 2I/Borisov se parece mucho a los cometas tradicionales que se encuentran dentro de nuestro sistema solar, que subliman los hielos y expulsan polvo a medida que el Sol los calienta. El cometa errante proporcionó pistas invaluables sobre la composición química, la estructura y las características del polvo de los bloques de construcción planetarios, presumiblemente forjados en un sistema estelar alienígena. Se está alejando rápidamente de nuestro Sol y eventualmente regresará al espacio interestelar, para nunca regresar. Crédito: NASA, ESA y D. Jewitt (UCLA)

Nuevos conocimientos potentes

En nuestro propio sistema solar, los cometas son restos helados de la era de la formación de planetas alrededor de nuestro Sol, por lo que pueden proporcionar una visión única de las condiciones químicas presentes en la historia más temprana de nuestro sistema solar. Este programa Webb tiene la capacidad de revelar, por primera vez, conocimientos igualmente poderosos sobre la química de la formación de planetas alrededor de otras estrellas.

Los astrónomos no entienden completamente los procesos químicos exactos involucrados en la formación de planetas. Por ejemplo, ¿cómo surge un planeta a partir de ingredientes químicos simples? ¿Sucede de la misma manera alrededor de todas las estrellas? ¿Hubo algo peculiar en la forma en que nuestros propios planetas se formaron alrededor de nuestro Sol, en comparación con la forma en que se forman alrededor de otras estrellas en otras partes de la galaxia? Si los científicos pueden obtener pruebas de las condiciones químicas presentes en otros sistemas planetarios al observar un objeto interestelar y ver de qué está hecho, entonces pueden obtener una imagen mucho más clara del verdadero alcance de la química que es posible en esos otros sistemas planetarios.

Una nueva ventana con Webb

Los objetos interestelares no se han observado antes en estos importantes rangos de longitud de onda del infrarrojo cercano y medio, por lo que las posibilidades de nuevos descubrimientos son bastante profundas. Con trillones y trillones de objetos interestelares zumbando alrededor de la galaxia, el equipo no sabe qué encontrará, pero sabe que será fascinante.

«Con Webb, podemos hacer ciencia realmente interesante en magnitudes o brillos mucho más débiles», explicó su compañera de equipo Cristina Thomas, profesora asistente de astronomía en la Universidad del Norte de Arizona. «Además, nunca hemos podido observar objetos interestelares en esta región del infrarrojo. Abre muchas oportunidades para las diferentes firmas compositivas que nos interesan. ¡Eso será una gran ayuda para nosotros!»

El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, mirará más allá de mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.

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