Glenn Research Center

Resumen: Para los astrónomos, mirar hacia lo que es llamada una distancia de Corrimiento al Rojo 12 implicar ver la luz proveniente de los primeros quinientos millones de años de vida del universo. La imagen resultante puede ser comparada con el viaje en el tiempo, ya que da un atisbo de las galaxias tal como aparecían a poco tiempo de haberse formado. Lo que por otro lado podría parecer como un vacío espacio negro puede revelar 10.000 galaxias en estos primeros momentos, de acuerdo a los hallazgos de la última imagen de Campo Ultra Profundo del Hubble.|





Basado en un reporte de Hubble

Denominada como imagen de Campo Ultra Profundo del Hubble, la exposición de un millón de segundos de duración revela las primeras galaxias que emergen de las así llamadas “edades oscuras”, la época poco posterior al Big Bang cuando las primeras estrellas recalentaban al frío y oscuro universo. La nueva imagen debería ofrecer nueva información sobre el tipo de objetos que cumplieron esta tarea.

Campo Ultra Profundo del Hubble. Crédito: NASA/ESA/Hubble

La imagen de Campo Ultra Profundo del Hubble (HUDF = Hubble Ultra Deep Field) fue generada por el Telescopio Espacial Hubble, que ha estado orbitando la Tierra desde 1990, como un proyecto conjunto de la NASA y de la Agencia Espacial Europea (ESA = European Space Agency). Varios centenares de órbitas del tiempo del telescopio fueron dedicadas este invierno (boreal) para producir esta nueva imagen, la más profunda que se haya obtenido del universo hasta ahora, equivalentes a una larga exposición fotográfica de 11,5 días de duración. El área mostrada en esta fotografía está localizada en la constelación Fornax. Imágenes previas del Hubble han llevado a importantes descubrimientos sobre los agujeros negros, la energía oscura, la expansión del universo, los quásares y las explosiones de rayos gamma. Sin embargo, ninguna de estas fotografías anteriores había llegado tan atrás en el tiempo, a los comienzos del universo, detectando en este caso luz proveniente de un momento justo 500 millones de años después del Big Bang.

Con el libramiento público de estos datos impresionantes, los astrofísicos de todo el mundo se esforzarán en los días venideros para ser los primeros en descubrir lo que la fotografía, más densa en datos que cualquier otra imagen anterior del Hubble, pueda revelar. Esta histórica nueva visión consiste realmente en dos imágenes separadas tomadas por la Cámara Avanzada de Reconocimiento (ACS = Advanced Camera for Surveys) y la Cámara de Infrarrojo Cercano y Espectrómetro Multi-objeto (NICMOS = Near Infrared Camera and Multi-objetc Spectrometer) del Hubble. Ambas imágenes revelan galaxias que son demasiado tenues como para ser vistas por los telescopios con base en la Tierra, o aún con las previas miradas lejanas del Hubble, llamadas Campos Profundos del Hubble (HDFs = Hubble Deep Fields), tomadas en 1995 y en 1998.

“El Hubble nos lleva a un tiro de piedra del propio Big Bang”, dice Massimo Stiavelli del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, Md., y jefe del proyecto HUDF. La combinación de imágenes ACS y NICMOS será utilizada para buscar galaxias que existieron entre unos 400 a 800 millones de años (correspondientes a un Corrimiento al Rojo de 7 a 12) luego del Big Bang. Una pregunta clave para los astrónomos HUDF es si el universo parece ser el mismo en ese tiempo muy primitivo, a como era cuando tenía entre mil a dos mil millones de años de edad.

El Telescopio Hubble mirando hacia las galaxias con Corrimiento al Rojo 12. Crédito: NASA

Se estima que el campo HUDF contiene unas 10.000 galaxias. En las imágenes tomadas desde la Tierra, el trozo de cielo en que residen estas galaxias (un décimo del diámetro de la Luna llena) está prácticamente vacío. Localizada en la constelación Fornax, la región se encuentra debajo de la constelación de Orión.

La imagen final ACS, armada por Anton Koekmoer del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial, está tachonada con un amplio espectro de galaxias de varios tamaños, formas y colores. En vibrante contraste con la rica cosecha de clásicas galaxias espirales y elípticas en la imagen, también hay todo un zoológico de extrañas galaxias que siembran el campo. Algunas se ven como mondadientes, otras lucen como eslabones de un brazalete. Unas pocas parecen estar interactuando entre sí. Sus formas extrañas están muy lejos de las majestuosas galaxias espirales y elípticas que vemos hoy. Estas extrañas galaxias escriben una crónica de cuando el universo era más caótico. El orden y la estructura recién comenzaban a emerger.

La imagen de NICMOS revela las más lejanas galaxias que se hayan visto, puesto que el universo en expansión estiró su luz hacia la porción del infrarrojo cercano del espectro. “NICMOS proporciona un contenido científico adicional muy importante para los estudios cosmológicos en el HUDF”, dice Rodger Thompson de la Universidad de Arizona e Investigador Principal de NICMOS. ACS descubrió galaxias que existían 800 millones de años después del Big Bang (con un corrimiento al rojo de 7). Pero NICMOS detectó galaxias que vivieron justo 400 millones de años después del nacimiento del cosmos (con un corrimiento al rojo de 12). Thompson debe confirmar el descubrimiento de NICMOS con investigaciones posteriores.

Este primer plano del gran racimo de galaxias Abell 2218 muestro como esta agrupación funciona como uno de los más poderosos “telescopios gravitacionales) de la naturaleza y amplifica y estira todas las galaxias que se encuentran detrás del núcleo del racimo (vistas aquí como arcos rojos, naranjas y azules). Tales “telescopios” gravitacionales naturales permiten a los astrónomos ver objetos extremadamente distantes y tenues que no podrían ser observados de otra manera. Una nueva galaxia (dividida en dos “imágenes” marcadas con una elipse y un círculo) fue detectada en esta fotografía tomada por la ACS a bordo del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA. La extremadamente tenue galaxia está tan lejos que su luz visible ha sido estirada hasta las longitudes de onda del infrarrojo, haciendo que las observaciones sean particularmente difíciles. Crédito: NASA/ESA/Hubble

“Las imágenes ayudarán también a preparar el próximo paso de NICMOS en el telescopio Hubble al Telescopio Espacial James Webb (JWST = James Webb Space Telescope)”, explica Thompson. “Las imágenes NICMOS retroceden hasta una distancia y un tiempo que JWST está destinado a explorar con una sensibilidad mucho mayor”. Además de a las galaxias distantes, las más largas longitudes infrarrojas de onda son sensitivas a galaxias que son intrínsecamente rojas, tales como las elípticas y las que tienen esa tonalidad a causa de un alto grado de absorción por polvo”.

Estas imágenes mantendrán el récord como las vistas más profundas que se hayan tomado del universo, hasta que la ESA, junto a la NASA, lance el Telescopio Espacial James Webb en 2011. Aunque algunos telescopios con base en la Tierra han, a la fecha, espiado objetos que existieron justo 500 millones de años después del Big Bang (con un corrimiento al rojo de 10), necesitan la ayuda de una rara lente zoom en el espacio, llamada lente gravitacional, para verlos. Aún los mayores telescopios terrestres con ópticas adaptativas no pueden reproducir esa visión. La fotografía requirió una serie de exposiciones tomadas a lo largo de 400 órbitas del Hubble alrededor de la Tierra. Ésta es una gran porción del tiempo anual de observación del telescopio. Las observaciones comenzaron el 24 de setiembre de 2003 y continuaron hasta el 16 de enero de 2004.

El Telescopio Espacial Hubble. Crédito: NASA

Por cada una de las 10.000 galaxias que aparecen en lo que podría parecer un espacio vacío al ojo desnudo en el cielo nocturno, hay cientos de miles de millones de estrellas. Según algunas estimaciones, el número de estrellas que contendrían planetas podría oscilar entre un cuarto a la mitad de todas ellas.

Para poner en perspectiva el número de estrellas en el universo visible, su total se estima en unos 7.000 trillones (7 * 1022, es decir siete por 10 a la veintidós, o un siete seguido de 22 ceros).

Una población tan vasta puede ser comparada en una lista de los mayores números imaginables, con algunas referencias terrestres prestadas por una combinación de ciencia y poesía:
• Diez veces el número de granos de arena sobre la Tierra.
• Once veces el número de copas de agua en todos los océanos terrestres.
• Diez mil veces el número de granos de trigo que se hayan producido jamás en nuestro planeta.
• Cien millones de veces el número de hormigas que existen en el mundo.
• Cien millones de veces el costo en dólares de todos los bienes con valor de mercado mundial.
• Diez mil millones de veces el número de las células del cuerpo humano.
• Cien mil millones de veces el número de letras contenidas en los 14 millones de libros de la Biblioteca del Congreso.

En el reino de la astrobiología, puede decirse que las más significativas analogías con el número de estrellas en el universo conocido son, de hecho, biológicas: solamente una biosfera fértil puede producir números tan grandes. Uno puede preguntarse cuántos seres vivos en la propia Tierra pueden acomodarse en su volumen. Si una pulgada cúbica puede contener diez mil millones de células animales o vegetales, y si uno juntara todas esas células a lo largo de la tierra y del océano en un espesor de quince pies, el planeta sería una vasta masa pululante de biología; literalmente, vida hasta donde alcanzara la vista. El espesor de quince pies, si bien es una súper-población extrema sobre el suelo, es probablemente una subestimación dada la profundidad de la más tridimensional biosfera oceánica o el reino de las especies aladas. Así, el techo para la capacidad de contención terrestre para la vida celular es muy grande, ya que el número de células animales o vegetales que podrían ocuparla sería unos diez millones de veces mayor que el número de estrellas en el universo visible. Comparada con los 7.000 trillones, la capacidad celular terrestre se estima en lo que podría ser llamado un quintillón, o sea 10 elevado a la potencia de 30 (1030, o un uno seguido por 30 ceros).

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El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI = Space Telescope Science Institute) es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía S.A, (AURA = Association of Universities for Research in Astronomy), bajo contrato con el Centro Goddard de Vuelo Espacial en Greenbelt, Md. El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la Agencia Espacial Europea.