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    Equipo de cohetes para discernir si nuestro recuento de estrellas debería aumentar

    Fotografía de lapso de tiempo del lanzamiento del cohete Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER), tomada de la instalación de vuelo Wallops de la NASA en Virginia en 2013. La imagen es del último de cuatro lanzamientos. Crédito:Universidad de Tokio / T. Arai

    El universo contiene una cantidad asombrosa de estrellas, pero las mejores estimaciones de los científicos pueden ser insuficientes. Se está lanzando un cohete sonoro financiado por la NASA con un instrumento mejorado para buscar evidencia de estrellas adicionales que pueden haberse pasado por alto en el recuento de cabezas estelares.

    El experimento de fondo infrarrojo cósmico-2, o CIBER-2, La misión es el último de una serie de lanzamientos de cohetes que comenzaron en 2009. Dirigido por Michael Zemcov, profesor asistente de física y astronomía en el Instituto de Tecnología de Rochester en Nueva York, La ventana de lanzamiento de CIBER-2 se abre en el campo de misiles White Sands en Nuevo México el 6 de junio 2021.

    Si ha tenido el placer de ver un cielo abierto en un claro, noche oscura, probablemente te haya sorprendido la gran cantidad de estrellas. Quizás incluso ha intentado contarlos. (Que no, una pista:hay alrededor de cinco mil visibles a simple vista desde la Tierra). Pero la verdadera maravilla es que nuestro cielo nocturno moteado representa solo una pequeña muestra de lo que realmente existe.

    Para obtener una estimación aproximada del número total de estrellas en el universo, los científicos han calculado el número medio de estrellas en una galaxia; algunas estimaciones lo sitúan en unos 100 millones, aunque podría ser 10 o más veces mayor, y multiplicarlo por el número de galaxias, tomado en alrededor de 2 billones (también muy provisional). Eso te da cien trillones de estrellas (o 1 con 21 ceros después). Eso es más de 10 estrellas por cada grano de arena en la Tierra (estimado en alrededor de siete trillones y medio).

    Esta infografía compara las características de tres clases de estrellas en nuestra galaxia:las estrellas similares al Sol se clasifican como estrellas G; las estrellas menos masivas y más frías que nuestro Sol son enanas K; e incluso las estrellas más débiles y frías son las enanas M rojizas. El gráfico compara las estrellas en términos de sus zonas habitables, longevidad, y abundancia relativa. Crédito:NASA / ESA / STScI / Z. Exacción

    Pero incluso ese número astronómicamente alto puede ser una subestimación. Ese cálculo lo asume todo, o al menos la mayoría, las estrellas están dentro de las galaxias. Basado en hallazgos recientes, puede que eso no sea del todo cierto, y es lo que la misión CIBER-2 está tratando de averiguar.

    El instrumento CIBER-2, como el instrumento CIBER anterior en el que se basa, se lanzará a bordo de un cohete sonda, un pequeño cohete suborbital que transporta instrumentos científicos en breves viajes al espacio antes de volver a la Tierra para su recuperación. Una vez sobre la atmósfera de la Tierra, CIBER-2 inspeccionará un parche de cielo de unos 4 grados cuadrados; como referencia, la Luna llena ocupa aproximadamente medio grado, lo que incluye docenas de cúmulos de galaxias. No contará estrellas pero detectará lo difuso, resplandor que llena el cosmos conocido como la luz de fondo extragaláctica.

    "Este resplandor de fondo es la luz total producida a lo largo de la historia cósmica", dijo Jamie Bock, profesor de física en Caltech en Pasadena, California, e investigador principal de los primeros cuatro vuelos del CIBER. Esa luz de fondo abarca un rango de longitudes de onda, pero CIBER-2 se enfocará en una pequeña porción llamada fondo infrarrojo cósmico, o CIB. Se cree que gran parte del CIB proviene de las enanas M y K, los tipos de estrellas más comunes en el universo, aunque ese no es el único contribuyente. "Nuestro método mide la luz total, incluso de fuentes que aún no hemos identificado, "Dijo Bock.

    Cuando no puedes contar estrellas individuales en una galaxia, El brillo del CIB debería darle una buena estimación de cuántas enanas M y K hay. Y si todas esas estrellas están dentro de la galaxia, esa luz debe ser más brillante hacia su centro. En 2007, Los científicos utilizaron el telescopio espacial Spitzer de la NASA para observar los cúmulos de galaxias y realizar este tipo de medición.

    Esta imagen del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA muestra una vista infrarroja de un área del cielo en la constelación de la Osa Mayor. Crédito:NASA / JPL-Caltech / A. Kashlinsky

    Pero Spitzer observó más luz de la que se esperaba de las poblaciones de galaxias conocidas; las fluctuaciones en el brillo del CIB insinuaban que les faltaba algo.

    Bock y Zemcov, en ese momento un investigador postdoctoral pero ahora el investigador principal de CIBER-2, volaron la primera misión CIBER para verificar esos resultados con un telescopio mejor optimizado para la tarea.

    "Así que hicimos esa medición, y se nos ocurrió una respuesta que fue incómoda, ", dijo Zemcov." Hubo muchas más fluctuaciones de las que esperábamos; una explicación es que hay más luz proveniente del exterior de las galaxias de lo que pensábamos ".

    La luz extra ellos creen, puede ser por el destello de estrellas enanas perdidas. Estas estrellas podrían haber sido expulsadas de su galaxia natal cuando se fusionó con otra, un proceso conocido como remoción de mareas. Se sabe que estrellas tan lejanas rodean la Vía Láctea, aunque los recuentos actuales sugieren que no hay suficientes para producir la señal medida por CIBER.

    Después de enmascarar todas las estrellas conocidas, galaxias y artefactos y mejorando lo que queda, aparece un resplandor de fondo irregular. Este es el fondo infrarrojo cósmico (CIB); los colores más claros indican áreas más brillantes. El resplandor CIB es más irregular de lo que pueden explicar las galaxias distantes sin resolver. Crédito:NASA / JPL-Caltech / A. Kashlinsky

    "Cada vez más investigaciones sugieren que hay un número significativo de estrellas de este tipo fuera de las galaxias, ", Dijo Zemcov.

    Pero han surgido hipótesis alternativas para este exceso de luz. "Sabemos que parte de esa luz proviene de las galaxias, y algunas de las primeras estrellas en brillar, a pesar de que ya se han ido hace mucho tiempo, "dijo Bock. Un poco de luz de nuestra propia galaxia podría incluso contaminar las mediciones, aunque el equipo de CIBER ha hecho todo lo posible para filtrarlo. También hay posibilidades más exóticas, como agujeros negros de colapso directo del universo temprano —nubes masivas de gas que colapsaron en agujeros negros sin convertirse primero en estrellas— cuya luz ultravioleta se habría extendido a través del espacio en expansión hacia las longitudes de onda infrarrojas más largas que vemos hoy. CIBER-2 fue diseñado para ayudar a resolver el asunto distinguiendo estas posibilidades.

    La luz de las enanas M y K extragalácticas debe extenderse hacia el rango visible, por lo que CIBER-2 fue diseñado para observar un rango ampliado de longitudes de onda, desde el infrarrojo cercano hasta la luz verde visible, para ver si está allí. CIBER-2 también puede distinguir la luz de las primeras galaxias y estrellas o de los primeros agujeros negros de colapso directo:a ambos les debe faltar una parte característica de su luz total, la parte absorbida por la espesa niebla de hidrógeno intergaláctico en el universo temprano.

    Por ahora, todas las posibilidades quedan sobre la mesa. Pero si nuestro recuento de estrellas aumentara, Los resultados de CIBER-2 pronto podrían decirnos.

    "Hay indicios de que definitivamente no estamos captando todas las cosas del universo. Y cuanto más la gente mira, cuanto más ven, "dijo Zemcov.


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