Los científicos utilizarán el telescopio espacial James Webb de la NASA para estudiar secciones del cielo previamente observadas por los Grandes Observatorios de la NASA. incluyendo el telescopio espacial Hubble y el telescopio espacial Spitzer, comprender la creación de las primeras galaxias y estrellas del universo.

Una vez que se lanza y se pone en marcha por completo, Los científicos planean enfocar el telescopio Webb en secciones del campo ultraprofundo de Hubble (HUDF) y el Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS). Estas secciones del cielo se encuentran entre la lista de objetivos elegidos por Webb por observadores de tiempo garantizado, científicos que ayudaron a desarrollar el telescopio y así llegar a ser de los primeros en utilizarlo para observar el universo. El grupo de científicos utilizará principalmente el instrumento de infrarrojo medio de Webb (MIRI) para examinar una sección de HUDF, y la cámara de infrarrojo cercano de Webb (NIRCam) para obtener imágenes de parte de GOODS.

"Al mezclar [los datos de] estos instrumentos, obtendremos información sobre la tasa actual de formación de estrellas, pero también obtendremos información sobre el historial de formación estelar, "explicó Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen, astrónomo del Instituto Danés de Investigaciones Espaciales en Dinamarca y el investigador principal de las observaciones propuestas.

Pablo Pérez-González, profesor de astrofísica en la Universidad Complutense de Madrid en España y uno de los varios coinvestigadores de la observación propuesta por Nørgaard-Nielsen, dijeron que usarán Webb para observar alrededor del 40 por ciento del área de HUDF con MIRI, aproximadamente en la misma ubicación en la que los telescopios terrestres como Atacama Large Millimeter Array (ALMA) y Very Large Telescope array (VLT) obtuvieron datos de campo ultraprofundo.

La imagen icónica de HUDF muestra alrededor de 10, 000 galaxias en una pequeña sección del cielo, equivalente a la cantidad de cielo que vería a simple vista si lo mirara a través de una pajita de refresco. Muchas de estas galaxias son muy tenues, más de mil millones de veces más débil de lo que el ojo humano puede ver, marcándolas como algunas de las galaxias más antiguas dentro del universo visible.

Con sus poderosos instrumentos espectrográficos, Webb verá muchos más detalles de los que pueden proporcionar las imágenes por sí solas. La espectroscopia mide el espectro de luz, que los científicos analizan para determinar las propiedades físicas de lo que se está observando, incluida la temperatura, masa, y composición química. Pérez-González explicó que esto permitirá a los científicos estudiar cómo los gases se transformaron en estrellas en las primeras galaxias, y para comprender mejor las primeras fases en la formación de agujeros negros supermasivos, incluyendo cómo esos agujeros negros afectan la formación de su galaxia de origen. Los astrónomos creen que el centro de casi todas las galaxias contiene un agujero negro supermasivo, y que estos agujeros negros están relacionados con la formación galáctica.

MIRI puede observar en el rango de longitud de onda infrarroja de 5 a 28 micrones. Pérez-González dijo que utilizarán el instrumento para observar una sección de HUDF en 5.6 micrones, que Spitzer es capaz de hacer, pero que Webb podrá ver objetos 250 veces más débiles y con ocho veces más resolución espacial. En este caso, La resolución espacial es la capacidad de un telescopio óptico, como Webb, para ver los detalles más pequeños de un objeto.

Pérez-González dijo que en el área de HUDF observarán, Hubble pudo ver alrededor de 4, 000 galaxias. Añadió que, con Webb, ellos "detectarán alrededor de 2, 000 a 2, 500 galaxias, pero en una banda espectral completamente diferente, tantas galaxias serán bastante diferentes de las que detectó [Hubble] ".

Con NIRCam, el equipo observará una parte de la región GOODS cerca de la sección seleccionada de HUDF. Todo el campo de la encuesta GOODS incluye observaciones del Hubble, Spitzer, y varios otros observatorios espaciales.

"Estas imágenes NIRCam se tomarán en tres bandas, y serán los más profundos obtenidos por cualquier equipo de observación de tiempo garantizado, "explicó Pérez-González.

NIRCam puede observar en el rango de longitud de onda infrarroja de 0,6 a 5 micrones. Pérez-González explicó que lo utilizarán para observar un tramo de MERCANCÍAS en la banda de 1,15 micrones, que el Hubble es capaz de hacer, pero que Webb podrá ver objetos 50 veces más tenues y con dos veces más resolución espacial. También lo utilizarán para observar las bandas de 2,8 y 3,6 micrones. Spitzer también puede hacer esto, pero Webb podrá observar objetos casi 100 veces más débiles y con una resolución espacial ocho veces mayor.

Debido a que el universo se está expandiendo, la luz de los objetos distantes del universo está "corrida al rojo, "lo que significa que la luz emitida por esos objetos es visible en las longitudes de onda más rojas cuando nos llega. Los objetos más alejados de nosotros, aquellos con los mayores corrimientos al rojo, tienen su luz desplazada hacia la parte del infrarrojo cercano y medio del espectro electromagnético. El telescopio Webb está diseñado específicamente para observar los objetos en esa área del espectro, lo que lo hace ideal para observar el universo temprano.

"Cuando construyes un observatorio con capacidades sin precedentes, lo más probable es que los resultados más interesantes no sean los que pueda esperar o predecir, pero esos que nadie puede imaginar, "dijo Pérez-González.