Esta imagen del Telescopio Espacial Hubble de la NASA muestra el corazón del cúmulo de estrellas globular Messier 92 (M92), uno de los más antiguos y brillantes de la Vía Láctea. El grupo contiene aproximadamente 330, 000 estrellas muy juntas, y orbitan en masa el centro de la galaxia. El telescopio espacial James Webb de la NASA observará M92, o un cúmulo globular similar, al principio de su misión de demostrar su capacidad para distinguir la luz de sus estrellas individuales en un entorno densamente poblado. La alta resolución y sensibilidad de Webb proporcionará a los científicos una gran cantidad de datos estelares detallados relevantes para muchas áreas de la astronomía. incluyendo el ciclo de vida estelar y la evolución del universo. Crédito:NASA / ESA; Reconocimiento:Gilles Chapdelaine
La combinación de instrumentos de detección de infrarrojos y de alta resolución en el próximo telescopio espacial James Webb de la NASA revelará estrellas que actualmente están ocultas incluso del poderoso telescopio espacial Hubble. La gran cantidad de datos de estrellas adicionales permitirá a los astrónomos investigar una variedad de preguntas, desde el nacimiento de las estrellas hasta la muerte de las estrellas y la elusiva tasa de expansión del universo. Las primeras observaciones con Webb demostrarán su capacidad para distinguir la luz individual de las estrellas en el universo local en una variedad de entornos y proporcionarán a los astrónomos herramientas para aprovechar al máximo las poderosas capacidades de Webb.
"Los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NASA han sido transformadores, abriendo la puerta al universo infrarrojo, más allá del reino de la luz roja visible. Webb es una evolución natural de esas misiones, combinando la visión de Spitzer del universo infrarrojo con la sensibilidad y resolución del Hubble, "dice Daniel Weisz de la Universidad de California, Berkeley, el investigador principal del programa de ciencia de lanzamiento temprano (ERS) de Webb sobre poblaciones de estrellas resueltas.
La capacidad de Webb para resolver estrellas individuales que están envueltas detrás de gas y polvo en luz visible será aplicable a muchas áreas de la investigación astronómica. Los objetivos de este programa ERS son demostrar las capacidades de Webb en el universo local y crear Programas de análisis de datos de código abierto para que los astrónomos hagan el mejor uso del observatorio lo más rápido posible. Los datos de los programas ERS estarán disponibles para otros astrónomos de inmediato, y archivado para futuras investigaciones a través del Archivo Barbara A. Mikulski para Telescopios Espaciales (MAST).
Conocimiento de la energía oscura
La capacidad de Webb para seleccionar detalles de más estrellas individuales de las que hemos visto antes mejorará las mediciones de distancia a las galaxias cercanas. que Weisz dice que será crucial para uno de los mayores misterios de la astronomía moderna:¿Qué tan rápido se está expandiendo el universo? Un fenómeno llamado energía oscura parece estar impulsando esta expansión. Varios métodos para calcular la tasa de expansión han dado como resultado diferentes respuestas, discrepancias que los astrónomos esperan que los datos de Webb puedan ayudar a reconciliar.
"Para hacer algo de esta ciencia, calcular distancias y luego la tasa de expansión del universo, Necesitamos poder extraer la luz de estrellas individuales a partir de imágenes de Webb, ", Dice Weisz." Nuestro equipo del programa ERS desarrollará software que permitirá a la comunidad realizar ese tipo de mediciones ".
El ciclo de vida estelar
Ver más estrellas significará más información sobre su ciclo de vida. Webb proporcionará nuevas vistas de la gama completa de etapas en la vida de una estrella, desde la formación hasta la muerte.
El telescopio espacial James Webb de la NASA está diseñado para observar luz infrarroja, longitudes de onda de luz que están más allá del arco iris visible para los ojos humanos. Las longitudes de onda más largas de la luz infrarroja proporcionan información que otras longitudes de onda no pueden, incluyendo la formación de estrellas y otros procesos que tienen lugar detrás de gruesos velos de polvo, que bloquean las longitudes de onda más cortas de la luz visible. Webb detectará un rango de luz infrarroja que se superpone con las observadas por otras misiones de la NASA, pero también cubrirán una porción significativa del espectro infrarrojo que no cubren. Esta infografía destaca la cobertura del espectro complementario y superpuesto de Webb con dos misiones de la NASA:el telescopio espacial Hubble y el telescopio espacial Spitzer. Webb presenta una combinación de la potencia y la sensibilidad de la imagen del Hubble con la cobertura infrarroja de Spitzer, y va más allá de ambos para proporcionar una gran cantidad de nuevos datos infrarrojos sobre el universo que están ocultos más allá de la luz roja visible. Crédito:NASA y J. Olmstead (STScI)
"En este momento estamos efectivamente limitados a estudiar la formación de estrellas en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, pero con las capacidades infrarrojas de Webb podemos ver a través de los capullos polvorientos que albergan protoestrellas formadoras en otras galaxias, como Andrómeda, que es más rico en metales, y vea cómo se forman las estrellas en un entorno muy diferente, "Dice Weisz.
Astrónomo Martha Boyer, también en este equipo del programa de observación, está interesado en la información que Webb proporcionará hacia el final del ciclo de vida estelar, cuando las estrellas se hinchan, rojo, y polvoriento.
"El telescopio espacial Spitzer de la NASA nos mostró que polvoriento, Las estrellas evolucionadas existen incluso en galaxias muy primitivas donde no se las esperaba, y ahora con Webb podremos caracterizarlos y aprender cómo nuestros modelos del ciclo de vida de las estrellas se alinean con las observaciones reales, "dice Boyer, un científico de instrumentos del equipo de cámaras infrarrojas cercanas (NIRCam) de Webb en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland.
El universo temprano a través del vecindario local
Resolver y estudiar estrellas individuales es necesario para comprender el panorama más amplio de cómo se formaron y funcionan las galaxias. Los astrónomos pueden hacer preguntas aún más importantes sobre cómo han evolucionado las galaxias a lo largo del tiempo y el espacio. desde lo lejano, universo temprano al Grupo Local, una colección de más de 20 galaxias cercanas a las que pertenece nuestra galaxia. Weisz explica que aunque este programa de observación buscará localmente, hay evidencia del universo temprano por descubrir.
"Haremos que Webb estudie un lugar cercano, galaxia enana ultra tenue, un remanente de las primeras galaxias semilla que se formaron en el universo, algunas de las cuales finalmente se fusionaron para formar galaxias más grandes como la Vía Láctea, ", Dice Weisz." A grandes distancias, este tipo de galaxias son demasiado débiles para que incluso Webb las vea directamente. pero pequeño, las galaxias enanas locales nos mostrarán cómo eran hace miles de millones de años ".
"Realmente necesitamos comprender el universo local para comprender todo el universo, "Dice Boyer." El Grupo Local de galaxias es una especie de laboratorio, donde podemos estudiar las galaxias en detalle, cada uno de sus componentes. En galaxias distantes no podemos resolver muchos detalles, así que no sabemos exactamente qué está pasando. Un paso importante hacia la comprensión de las galaxias lejanas o tempranas es estudiar esta colección de galaxias que están a nuestro alcance ".
A medida que avanza la misión de Webb, Boyer y Weisz esperan que los astrónomos utilicen las herramientas que desarrolla su equipo de formas inesperadas. Enfatizan que el desarrollo del programa fue un esfuerzo de toda la comunidad astronómica del universo local, y planean continuar esa colaboración una vez que lleguen los datos. Su equipo del programa de observación planea organizar un taller para repasar los resultados del programa con otros astrónomos y ajustar el software que han desarrollado, todo con el objetivo de ayudar a los miembros de la comunidad astronómica a solicitar tiempo para utilizar Webb en sus investigaciones.
"Creo que eso es realmente importante:la idea de trabajar juntos para lograr una gran ciencia, a diferencia de muchos de nosotros que intentamos competir, "Dice Weisz.
