Los dos proyectos más fuertes en inversión económica de la investigación científica brindan históricos resultados. Participación de mexicanos en colisionadores.

Hablemos de recientes resultados publicados sobre avances obtenidos en el "Large Hadron Collider" (LHC) o "Gran Colisionador de Hadrones" y el "Telescopio Espacial James Webb" (JWST), estos proyectos comienzan la justificación de la fuerte inversión realizada en su construcción, pues son las dos herramientas más elevadas en costo.

Fotografía del (LHC) Tomada de Centro Nacional De Física De Partículas, Astropartículas y Nuclear. (CPAN). cpan. es.

El primer "ingenio" (LHC) fue concebido para explorar lo que sucedió después del "Big Bang" y que permitió que la materia resistiera y formara este nuestro Universo hace 13 mil 800 millones de años, e inició sus operaciones el 10 de septiembre de 2008, y  su costo de construcción fue de nueve mil  millones de dólares, está contenido en un túnel circular de 26 mil 659 metros de longitud, a un centenar de metros de profundidad bajo la ciudad de Ginebra, sus dimensiones lo llevan a abarcar la frontera franco-suiza; contiene en su interior, además de nueve mil trescientos imanes, una serie de instrumentos, que resultan ser de los más sofisticados jamás construidos. Los imanes generan campos magnéticos cien mil veces más potentes que la fuerza gravitacional del planeta. Por cierto un hadrón es una partícula subatómica formada por quarks que permanecen unidos debido a la "interacción nuclear fuerte" entre ellos. Por ello se observa que no son partículas fundamentales 

La segunda herramienta el (JWST) es considerado una maravilla de la ingeniería, el costo total del proyecto se estima en 10 mil millones de dólares, lo que lo convierte en la plataforma científica más costosa jamás construida, sólo comparable con el (LHC) de la "Organización Europea para la Investigación Nuclear" (CERN). Fue lanzado el 25 de diciembre de 2021 desde la Guayana Francesa en un "cohete Ariane 5", orbita al Sol a una distancia de 1.6 millones de kilómetros de la Tierra, en una región del espacio conocida como "el segundo punto de Lagrange". La (NASA) estima que el propulsor del James Webb puede tener una vida útil de veinte años, tiempo en el que trabajará junto a los telescopios Hubble y Spitzer.

Permanece en una posición fija en relación con la Tierra y el Sol, con una necesidad mínima de combustible para las correcciones de rumbo.

Se trata de una maravilla de la ingeniería. El coste total del proyecto se estima en 10 mil millones de dólares, lo que convierte al (WJST) en una de las plataformas científicas más caras jamás construidas, comparable al (LHC) del CERN.

El espejo primario del telescopio tiene más de 6.5 metros de ancho y está formado por 18 segmentos de espejo recubiertos de oro. Al igual que una cámara sostenida en la mano, la estructura debe permanecer lo más estable posible para lograr las mejores tomas.

Después del lanzamiento de las primeras imágenes, astrónomos de todo el mundo obtendrán cuotas de tiempo para usar el telescopio. Los proyectos se han seleccionado de forma competitiva a través de un proceso en el que los solicitantes y los seleccionadores no conocen la identidad de los demás, para minimizar el sesgo.

Aspectos del Gran Colisionador de Hadrones. Foto cortesía del CERN

Hallazgos en el CERN que ayudaran a comprender como es que se unen partículas.

Investigadores en el "Gran Colisionador de Hadrones" (LHC) dieron a conocer que observaron tres partículas nunca vistas: un nuevo pentaquark y el primer par de tetraquarks, que incluye nuevo tipo de éstos.

Ilustración del tetraquark Tcc+, formado por dos quarks encanto (C) y un antiquark arriba (U) y un antiquark abajo (D). Tomado de Xataka.

Los hallazgos, presentados, el 5 de julio pasado, en un seminario del (CERN), agregan tres miembros exóticos a la creciente lista de nuevos hadrones encontrados en el (LHC). Ayudarán a los físicos a comprender mejor cómo se unen los quarks en estas partículas compuestas.

En el ya lejano año de 2008, en que iniciaba sus operaciones, el físico, profesor, divulgador de la Ciencia y científico Guido Tonelli, (nacido el 8 de noviembre de 1950) que fuera el portavoz de los científicos que trabajan en uno de los detectores que seguirían los resultados de las partículas subatómicas, dijo: "El negocio de colisionar pequeños haces de partículas a altas energías no es fácil. Lograr que coincidan ha sido comparado con lanzar agujas a través del Océano Atlántico y hacer que choquen a mitad de camino. Los investigadores confiamos en que  esto sucederá, y con ello tendremos información precisa sobre algunas cuestiones muy profundas y difíciles de la física, sin embargo, les adelanto que no esperen respuestas inmediatas, eso en consecuencia de que las enormes cantidades de datos generados por la colisión de haces necesitan años de análisis antes de extraer conclusiones definitivas.

Los resultados de este nuevo estudio se producen luego de que el 4 de julio se cumplieran diez años del anuncio del descubrimiento; realizado en uno de los seis detectores de partículas, actualmente en funcionamiento, el denominado "Large Hadron Collider beauty experiment" (LHCb), que conlleva el antiguo nombre del quark "fondo" (bottom): del "bosón de Higgs", partícula elemental propuesta en el modelo estándar de la física que confiere masa a la materia en el Universo. Como se sabe recibe su nombre en honor a Peter Higgs (nacido el 29 mayo 1929) quien, junto con otros científicos, propuso en 1964 el hoy llamado "Mecanismo de Higgs" para explicar el origen de la masa de las partículas subatómicas, debido ello en compañía de François Englert (nacido 6 noviembre 1932) recibió en 2013 el premio Nobel de Física.

Aquel 4 de julio de 2012, el (CERN) anunció la observación en el Colisionador de Hadrones de una "nueva partícula consistente con el bosón de Higgs”, pero se necesitaría más tiempo y datos para confirmarlo. Aún así, la revista Science lo declaró el mayor descubrimiento de ese año.

Diagrama del Gran Colisionador de Partículas (LHC). Tomada de Astronoo. com.

En esta ocasión señaló el Coordinador de Física del (LHCb), el doctor Niels Tuning: “Cuantos más análisis realizamos, más tipos de hadrones exóticos encontramos. Somos testigos de un periodo de hallazgos similar a la década de 1950, cuando comenzó a encontrarse un ‘zoológico de partículas’ de hadrones que finalmente condujo al modelo de quarks de hadrones convencionales en los años 60. El resultado es que ahora surge un ‘zoológico de partículas 2.0’ ante nosotros”.

Por su parte,  el doctor y profesor huésped Christopher Parkes, quien actualmente es el portavoz de (LHCb), indicó: “Encontrar nuevos tipos de tetraquarks y pentaquarks y medir sus propiedades ayudará a los teóricos a desarrollar un "modelo unificado de hadrones exóticos", cuya naturaleza se desconoce en gran medida, y con ello también nos permitirá comprender mejor los hadrones convencionales”.

Los quarks son los bloques fundamentales con los que se construye la materia, tienen masa, carga eléctrica y carga de color, así como una propiedad que presentan, con la que se determina el tipo de quark, "sabor" que puede ser: arriba (up), abajo (down), extraño (strange), encanto (charm), cima (top) o fondo (bottom), este se descubrió en 1977 y en un inicio se le asignó el nombre de "Beauty", esto es "belleza", que después se modificó. Debido a un efecto conocido como "confinamiento de color", los quarks nunca son vistos en sí mismos. En cambio, se agrupan y forman partículas compuestas  conocidas como hadrones de modo que sus cargas de color se anulan mutuamente.

Los hadrones conformados por un quark y un "antiquark" son conocidos como "mesones", mientras que aquellos compuestos de tres quarks son conocidos como"bariones". Estos "hadrones regulares" están bien documentados y caracterizados, sin embargo, en teoría los quarks pueden formar un hadron tetraquarks, conformado por dos quarks y dos antiquarks o los pentaquarks con cuatro quarks y un antiquark.

Pentaquark: En la ilustración se ejemplifica con uno que está compuesto por cuatro quarks: un abajo (color azul), dos arriba (uno color verde y otro color rojo), y un encanto (color azul); más el antiquark encanto (color amarillo).

Un esquema del tipo de pentaquark P+ c posiblemente descubierto en julio de 2015, que muestra los sabores de cada quark y la configuración de color posible. Tomado de Smurrayunchester. Trabajo Propio.

Entonces los quarks se combinan para formar hadrones como los bariones. Los protones y los neutrones están en dicho grupo, y están formados por tres quarks cada uno, pero son, por decirlo de algún modo, "hadrones normales". 

Ilustración que muestra como se componen los neutrones y protones, tres quarks. Tomada del

Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN)- i - Cpan. es.

En los últimos años se han descubierto los llamados "hadrones exóticos", un tipo de partículas con cuatro e incluso cinco quarks en lugar de los convencionales que poseen dos o tres. Uno de ellos fue descubierto, en agosto del 2021, en el (CERN), es tan curioso que lo califican como doblemente exótico, esto es, un "hadron exótico exótico". Esta nueva partícula, nombrada como "Tcc+", es un tetraquark formado por dos quarks encanto y sus correspondientes dos antiquarks, son: uno del "sabor" arriba y el otro abajo. Ilustrado más arriba.

En este caso es el primero que contiene dos quarks encanto y que no tiene dos antiquarks encanto para equilibrar la partícula, su particular estructura hace que su descomposición sea más difícil, o, lo que es lo mismo, tiene una vida especialmente larga, y de hecho es el hadrón exótico con la vida más larga que se ha descubierto hasta ahora.

Si te interesa profundizar en mayor medida en estos temas, te invito a consultar la página de Xataca: "El nuevo tetraquark descubierto por el CERN es un hadrón "doblemente exótico" y tiene una vida especialmente larga", realizado por Javier Vargas, del 2 de agosto de 2021";  así como el contenido de tres entregas de la Machincuepa Cuántica: "Acerca de lo que estás hecho" del 10 de abril de 2019, y su continuación del 28 de ese mismo mes, así como "El Modelo Estándar, la explicación científica por completar, sobre la materia" del 18 de febrero de 2019.

Se concluye que es un gran avance, pero es tan sólo el inicio de una gran y emocionante aventura, pero descendiendo a los planos humanos, tenemos dos notas que involucra la participación de mexicanos en este proyecto internacional, que una vez más, a mi forma de ver, demuestra que se logra más con la colaboración que con la competencia.

Fotografia del Boletín de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, que presenta el momento de la firma del acuerdo de cooperación, entre la rectora de la Universidad y los representantes del CERN, el 22 de abril del 2022.

En otro aspecto se dio a conocer el pasado 22 de abril, que la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), cuya rectora firmó un acuerdo para confirmar que la casa de estudios participará en la construcción de un nuevo acelerador de partículas en colaboración con el (CERN), cuyo nombre es el de "Future Circular Collider" (FCC) o, en español "Colisionador Circular del Futuro", se estima que su construcción iniciará en diez años y su funcionamiento iniciará en el año 2045, una vez desarrollada una nueva tecnología que supone avances en la electrónica para hacer de la computación cuántica una realidad.

Señaló Arturo Fernández Téllez, quien, junto con Humberto Salazar Ibargüen, investigadores de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, lideran los grupos de científicos de (BUAP) en el (CERN): “Se trata de un reto intelectual, de adelantarnos a la tecnología del futuro que va a mejorar sustancialmente la detección de partículas de aquí a treinta años, con lo cual podremos alcanzar los objetivos científicos de este nuevo proyecto. El (FCC) es un acelerador de partículas con técnica muy similar a la del (LHC), pero va a producir más energía que este en el punto de colisión. Para ello se va a requerir que en lugar de 27 kilómetros que tiene el actual (LHC), va a tener un perímetro circular de 100 kilómetros y alrededor de 100 metros bajo tierra. "No es un sueño, ni una locura…”, el (LHC) se empezó a concebir hacia 1990 e inició  funcionamiento normal en el año 2010. Se tiene una idea de hacia dónde va el desarrollo tecnológico del futuro, que va a permitir resolver los misterios no contestados de la Física actual”.

Fotografía de Cristóbal Miguel García Jaimes "El Chico Partículas". Tomada de Xataka. com. mx.

Por cierto, se destaca la información de un joven físico mexicano, ganador del Premio Nacional de la Juventud 2014, que se encuentra estudiando su doctorado y laborando en los proyectos de los Colisionadores de Partículas, el es Cristóbal Miguel García Jaimes, oriundo de San Miguel Totolapan, en el estado de Guerrero. Primero fue alumno de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México, realizó su examen profesional vía remota y concluyó su licenciatura. Comentó que durante el confinamiento fue aceptado para realizar un posgrado en la Escuela Politécnica Federal de Lausana, ciudad en la que reside, y donde forma parte de los científicos que fabrican el "Future Circular Collider" (FCC), que medirá  cien kilómetros de diámetro, y “será la máquina más grande que la humanidad haya construido”, para lo cual se traslada a las instalaciones del (CERN) en Ginebra, a diario. Es la Fundación Marie Curie quien está financiando su estancia, lo que sin duda es un enorme mérito, aunque el ha declarado: "La verdad es que ni soy genio, ni estoy superdotado, ni hay nada extraordinario, más que el esfuerzo y la perseverancia: caminar, caminar, caminar y ver después cómo está el surco para que no me agüite, porque a veces tenemos miedo, tenemos capital humano. Ser guerrerense me ha ayudado mucho, porque ahí nos la rifamos día a día, y acá no es diferente; atrás ni para agarrar vuelo”.

Y ahora el segundo avance...

Fotografia del Telescopio James Webb (JWST). Tomada de The Conversation.

El Telescopio James Webb (JWST) revela la imagen infrarroja más profunda y nítida del universo primitivo, informó la Agencia Nacional de Administración y Aereonaútica del espacio (NASA).

Es el más potente puesto en órbita, que nos ha traído, según se reveló este lunes 11 de julio, la “imagen infrarroja más profunda y nítida del Universo Primitivo”, esto es que está apuntando unos trece mil millones de años hacia atrás, en el pasado, acercándose a los primero momentos de nuestro Universo. Las primeras observaciones revelan las capacidades de los cuatro instrumentos científicos de última generación del telescopio.

El lunes 11 de julio, se presentó la primera imagen infrarroja más profunda y nítida del Universo Lejano hasta la fecha, pequeño ejemplo de la capacidad del (JWST) para estudiar los campos profundos y rastrear las galaxias hasta el principio del tiempo cósmico.

Los primeros cinco objetivos del lente del telescopio se habían anunciado la semana pasada, pero las imágenes se guardaron celosamente para crear expectativa. La publicación marca el fin de muchos años de espera para astrónomos en el mundo y también el comienzo de una espectacular aventura científica.

La primera fotografía del telescopio es una bella imagen plagada de puntos de luz de diversos tamaños, está mostrando inéditas tomas de las Primeras Galaxias formadas poco después del "Big Bang"; y presenta objetos de luz tenue que nunca habían sido observados por los Homo sapiens.

Celebró el presidente norteamericano durante la presentación en la casa de gobierno: "Es un día histórico”, él había disfrutado de los resultados obtenidos, después de que este instrumento inició sus trabajos y para ello observó miles de galaxias por sus capacidades infrarrojas, pues al mismo tiempo atravesaba las nubes de polvo cósmico y detectaba la luz proveniente de las primeras estrellas, que se ha expandido en longitudes de onda infrarrojas conforme lo ha hecho el Universo.

Radiografía del universo primitivo.

Abundando, en detalle, muestra lo más lejos que la humanidad ha visto en tiempo y distancia, más cerca del Principio del Tiempo y del borde mismo del Universo. Serán divulgadas otras cuatro imágenes de la belleza galáctica, parte de las primeras miradas que efectúa el aparato hacia el exterior. Se espera que también sirvan de referencia a los astrónomos sobre el poder de los instrumentos científicos a bordo.

Las nuevas instantáneas y datos científicos retratan: exoplanetas gigantes, grupos compactos de galaxias y la nebulosa más brillante conocida. Estas imanes darán mucho trabajo a realizar a los expertos, que  podrán iniciar la interpretación de los datos recopilados, que alcanzan un gran volumen. A decir de la comunidad científica, esa etapa será el punto de partida de años de investigación que se antojan emocionantes, llegaran abriendo sorpresas y certezas jamás observadas.

Se trata de la primera imagen de “campo profundo”, para obtenerla se realizó la toma por un prolongado tiempo de exposición, con ello se hace posible detectar los destellos más débiles, en ella aparece una agrupación de Galaxias llamada "SMACS 0723", haciendo las veces de lupa, también reveló objetos del Cosmos muy distantes detrás de él, gracias a un efecto llamado "lente gravitacional". Conocido como el Primer Campo Profundo del (JWST), muestra el cúmulo (cluster) de galaxias identificado como "SMACS J0723.3-7327", situado a una distancia de cinco mil cien veinte años luz, dentro de la Constelación Volans o Constelación austral del Pez Volador.  Este cúmulo actúa como una lente gravitacional, desviando la luz de las galaxias más lejanas que se encuentran detrás de él hacia el observatorio, en un efecto de aumento cósmico.

Ilustración del mapa que muestra la ubicación de diversas constelaciones, incluida las de Carina, Volans y Vela. Tomada de Constelaciones. top.

Entre las nuevas fotografías se espera la presentación de dos Nebulosas, muy fotogénicas y gigantescas, increíbles nubes de polvo y gas, que es el sitio donde nacen las estrellas, estas son: la de "Carina" inmersa en la constelación del mismo nombre, y la del "Anillo Sur". Esta última es identificada como "NGC 3132" ubicada en la Constelación de Vela de magnitud aparente 9.87; conocida también con el nombre de Nebulosa de los Ocho Estallidos.

La mirada del (JWST) a los “precipicios cósmicos” se aprecia en la imagen de la "Nebulosa de Carina", que revela las fases más iniciales y rápidas de formación estelar que antes habían estado ocultos. Observando esa región, este telescopio "puede ver" nuevas estrellas en desarrollo y estudiar el gas y el polvo que las forman.

Borde de una joven región cercana de formación estelar NGC 3324 en la nebulosa de Carina. Foto NASA

Esta NGC 3324 es un cúmulo abierto en la Constelación Austral de Carina, ubicado al noroeste de la Nebulosa de Carina a una distancia de 9 mil 100 años luz de la Tierra.

La Nebulosa Carina, también conocida como la Nebulosa de la Quilla, o Nebulosa de Eta Carinae e identificada como "NGC 3372", se encuentra a siete mil 500 años los de nuestro planeta, se están observando y su imagen se dará a conocer próximamente. Esta nebulosa se conoce por sus imponentes pilares, entre los que se encuentra la "Montaña Mística", un pináculo cósmico de tres años luz de altura capturado en una imagen icónica por el Hubble, el telescopio anterior al (JWST), misma que fue publicada el dos de noviembre de 2016, y así la describe la Agencia Espacial Europea (ESA), por medio del Observatorio Europeo Austral (ESO): "Esta cima escarpada de fantasía, envuelta por tenues nubes, semeja un paisaje extraño. Sin embargo es un pilar constituido por gas y polvo, con una longitud de tres años luz, que está siendo devorado por la brillante luz proveniente de resplandecientes estrellas cercanas. Al mismo tiempo, desde su interior estrellas nacientes, le atacan al disparar chorros de gas que se pueden ver alzándose desde los imponentes picos".

Nota: No se incluye la fotografía a efecto de no confundir con las realizadas ahora y que dan razón a esta información, puede consultarse en la página de (ESO), es impresionante.

La Nebulosa del Anillo del Sur, es otra de las fotos, muestra una nube de gas en expansión que rodea a una estrella moribunda, está a unos dos mil años luz. Aquí, la poderosa mirada infrarroja del (JWST) pone por primera vez a plena vista una segunda estrella agonizante. Desde su nacimiento hasta su muerte. El telescopio puede explorar las capas de polvo y gas que expulsan estrellas que envejecen y que algún día pueden convertirse en una nueva estrella o un nuevo planeta.

En la página de la agencia NASA, se presenta la siguiente información sobre esta fotografía:

"Dos cámaras a bordo de Webb capturaron la más reciente imagen de esta nebulosa planetaria, catalogada como "NGC 3132" y conocida informalmente como la Nebulosa del Anillo del Sur. Esta nebulosa está a unos 2 mil 500 años luz de distancia.

En la imagen publicada por la NASA se muestra una estrella brillante en el centro de la Nebulosa del Anillo del Sur, "NGC 3132", la estructura de una nebulosa circundante. Foto Handout / NASA / Afp

Webb permitirá a la comunidad astronómica profundizar en muchos otros detalles específicos acerca de nebulosas planetarias como esta, formadas por nubes de gas y polvo expulsado por estrellas agonizantes. Comprender qué moléculas están presentes, y dónde se encuentran a lo largo de las capas de gas y polvo, ayudará a los investigadores a refinar su conocimiento de estos objetos.

Esta observación muestra a la Nebulosa del Anillo del Sur en una vista casi frontal, pero si pudiéramos rotarla para verla de perfil, su forma tridimensional se vería más claramente como dos cuencos unidos por su base, apartándose el uno del otro con un gran agujero en el centro.

Dos estrellas, que están unidas en una estrecha órbita, dan forma al paisaje local. Las imágenes infrarrojas de Webb presentan nuevos detalles de este complejo sistema. Las estrellas, y sus capas de luz, son prominentes en la imagen de la "Near - Infrared Camera" (NIRCam) de la izquierda, mientras que la imagen del "Mid - Infrared Instrument (MIRI) de la derecha muestra por primera vez que la segunda estrella está rodeada de polvo. La estrella más brillante se encuentra en una etapa anterior de su evolución estelar y es probable que en el futuro expulse su propia nebulosa planetaria.

Mientras tanto, la estrella más brillante influye en la apariencia de la nebulosa. A medida que el par de estrellas continúa orbitándose entre sí, “baten” el gas y el polvo, produciendo patrones asimétricos.

Cada capa representa un episodio en el que la estrella más tenue perdió parte de su masa. Las capas más anchas de gas situadas hacia las áreas exteriores de la imagen fueron expulsadas antes. Las más cercanas a la estrella son las más recientes. Rastrear estas emisiones permite a los investigadores observar la historia de este sistema.

Las observaciones hechas con (NIRCam) también revelan rayos de luz extremadamente finos alrededor de la nebulosa planetaria. La luz de las estrellas centrales brota a raudales donde hay agujeros en el gas y el polvo, de modo parecido a la luz solar que escapa a través de los huecos de una nube.

Dado que las nebulosas planetarias existen durante decenas o miles de años, observar la nebulosa es como mirar una película en cámara extremadamente lenta. Cada capa expulsada por la estrella les da a los investigadores la capacidad de medir con precisión el gas y el polvo que están presentes dentro de ella.

A medida que la estrella libera capas de material, se forman moléculas y polvo dentro de estas capas, cambiando el paisaje incluso mientras la estrella continúa desprendiendo material. Este polvo eventualmente enriquecerá las áreas a su alrededor, expandiéndose en lo que se conoce como el "medio interestelar". Y dado que tiene una vida muy larga, el polvo puede terminar viajando a través del espacio durante miles de millones de años y convertirse en una nueva estrella o un nuevo planeta. En unos de miles de años, estas delicadas capas de gas y polvo se disiparán en el espacio que las rodea.

Algunas estrellas se reservan lo mejor para el final".

Otro importante objetivo es el "Quinteto de Stephan", un grupo de galaxias que interactúan entre sí. Su gráfica expone a un grupo compacto de galaxias ubicadas en la Constelación de Pegaso. Ahora, los científicos pueden obtener una visión poco común, con detalles sin precedente, de cómo las galaxias que interactúan entre sí desencadenan la formación de estrellas y cómo el gas se altera en estas galaxias.

Un grupo de cinco galaxias situado en la Constelación de Pegaso, es conocido como "El Quinteto de Stephan", nombrado así en honor de su descubridor Édouard Jean-Maria Stephan (1837 - 1923), ello en el año 1877, en el Observatorio de Marsella, convirtiéndose en el primer grupo compacto en ser descubierto y por consecuencia es el más estudiado de todos ellos.

Así sucede, en la página de la NASA se presenta este detalle de la fotografía realizada con el (WJST):

"El Quinteto de Stephan, una agrupación visual de cinco galaxias, es sobre todo conocido por aparecer de manera destacada en la película clásica navideña “It’s A Wonderful Life” o en en español “¡Qué bello es vivir!”). Hoy en día, se muestra bajo una nueva luz. Este enorme mosaico es la imagen más grande del telescopio Webb, hasta la fecha: Cubre aproximadamente una quinta parte del diámetro de la Luna. Contiene más de 150 millones de píxeles y está construida con casi un mil archivos de imágenes individuales. La información de Webb proporciona nuevos conocimientos sobre cómo las interacciones galácticas pueden haber impulsado la evolución de las galaxias en el Universo Primitivo.

Con su poderosa visión infrarroja y una resolución espacial extremadamente alta, Webb muestra detalles nunca antes vistos en este grupo de galaxias. Cúmulos brillantes de millones de estrellas jóvenes y regiones de brotes estelares donde nacen estrellas frescas adornan la imagen. Amplias colas de gas, polvo y estrellas son atraídas desde varias de las galaxias debido a las interacciones gravitacionales. De manera más dramática, Webb captura enormes ondas de choque cuando una de las galaxias, la "NGC 7318 b", atraviesa el cúmulo.

Juntas, las cinco galaxias del quinteto de Stephan también se conocen como el Grupo Compacto de Hickson 92 (HCG 92). Aunque son llamadas un “quinteto”, solo cuatro de las galaxias están realmente cerca entre sí y atrapadas en una danza cósmica. La quinta galaxia que está más a la izquierda, es identificada "NGC 7320", está en primer plano en comparación con las otras cuatro. Mientras que la "NGC 7320" reside a 40 millones de años luz de distancia de la Tierra, las otras cuatro galaxias: "NGC 7317", "NGC 7318 a", "NGC 7318 b" y "NGC 7319" están a una distancia de unos 290 millones de años luz. Esto sigue siendo bastante cerca en términos cósmicos, en comparación con galaxias más lejanas que se localizan a miles de millones de años luz. Estudiar galaxias relativamente cercanas como estas ayuda a la comunidad científica a comprender mejor las estructuras que se ven en un Universo mucho más distante.

Mapa que muestra la "Constelación Pegaso". Tomada de Torsten Bronger, derivative work.

Esta proximidad les ofrece a los astrónomos un asiento de primera fila para presenciar la fusión y la interacción entre las galaxias, que son tan cruciales para toda la evolución de las mismas. Rara vez los científicos ven con tanto detalles la manera como las galaxias que interactúan entre sí desencadenan la formación de estrellas y cómo se altera el gas en estas galaxias. El Quinteto de Stephan es un “laboratorio fantástico" para estudiar estos procesos fundamentales para todas las galaxias.

Grupos compactos como este pudieron haber sido más comunes en el Universo Primitivo, cuando el material sobrecalentado que caía en ellos pudo haber alimentado agujeros negros muy energéticos llamados cuásares. Incluso en la actualidad, la galaxia superior en este grupo, "NGC 7319", alberga un núcleo galáctico activo: un agujero negro súper masivo con una masa 24 millones de veces mayor que la del Sol. El agujero está atrayendo materia de forma activa y emite una energía luminosa equivalente a 40 mil millones de soles.

Fotografia del Quinteto de Stephen. Tomada de Mdscc. Nasa. gov. del 12 de julio del 2022.

Webb estudió el núcleo galáctico activo en gran detalle con el espectrógrafo del infrarrojo cercano (NIRSpec) y el instrumento del infrarrojo medio (MIRI). Las unidades de campo integral (IFU), que son una combinación de una cámara y un espectrógrafo, proporcionaron al equipo de Webb un “cubo de datos”, o un conjunto de imágenes de las características espectrales del núcleo galáctico.

De un modo muy parecido al de una imagen médica de resonancia magnética, las (IFU) permiten a los científicos “rebanar y trocear” la información en muchas imágenes para estudiarlas con detalle. Webb atravesó el velo de polvo que rodea el núcleo para revelar gas caliente cerca del agujero negro activo y medir la velocidad de los flujos brillantes. El telescopio vio estos flujos de salida impulsados por el agujero negro con un nivel de detalle nunca antes visto.

En (NGC 7320), la galaxia que está más a la izquierda y la más cercana del grupo visual, Webb pudo definir estrellas individuales e incluso el núcleo brillante de la galaxia.

Como premio adicional, Webb reveló un vasto océano de miles de galaxias distantes en el fondo, que recuerdan a los campos profundos de Hubble.

En combinación con la imagen infrarroja más detallada jamás vista del Quinteto de Stephan tomada por (MIRI) y la cámara del infrarrojo cercano (NIRCam), los datos de Webb proporcionarán una gran abundancia de nueva y valiosa información. Por ejemplo, ayudarán a la comunidad científica a entender la velocidad a la que se alimentan y crecen los agujeros súper masivos. Webb también observa las regiones de formación estelar mucho más directamente, y es capaz de examinar la emisión de polvo, que es un nivel de detalle imposible de obtener hasta ahora."

Mapa de la Constelación Phoenix, donde está el exoplaneta "WASP-96 b""Tomada de IAU and Sky & Telescope magazine (Roger Sinnott & Rick Fienberg) - IAU.

También fue captado con un detalle nunca antes realizado, un planeta gaseoso gigante llamado "WASP-96 b", el cual fue descubierto en octubre del año 2013, se efectuó una "espectroscopía", es decir, un análisis de luz que revela información detallada de este exoplaneta, el que se ubica a unos mil 150 años luz de la Tierra, está ubicado en la Constelación de Phoenix. Ni que decir sobre las ventajas de la observación con esta brillante herramienta tecnológica, pues a los exoplanetas, que orbitan alrededor de una estrella diferente a nuestro Sol, también son considerados un área principal de investigación del telescopio.

Actualmente ya se han descubierto alrededor de cinco mil exoplanetas, la colección inicio su formación a partir del año 1995, pero siguen guardando muchos misterios, ahora estaremos mucho más cerca, y se intentará conseguir la información que permita estudiar su atmósfera y determinar la posibilidad  de que pudieran ser habitables o aptos para desarrollar vida.

Una nueva foto publicada este martes 12 de julio, mostró el vapor de agua en la atmósfera de un lejano planeta gaseoso. La espectroscopia -un análisis de la luz que revela información detallada- sirvió para estudiar el planeta "WASP-96 b", presenta una masa que es aproximadamente la mitad de la de Júpiter y gira alrededor de su estrella en sólo 3.4 días. En su espectro se ha confirmó la existencia de agua, además de proporcionar evidencia de la presencia de nubes y brumas dentro de la atmósfera del planeta. Antes de este descubrimiento, se teorizaba que dicho planeta tenía una atmósfera libre de nubes.

Al respecto, expresó su opinión la joven doctora en Astrofísica  Knicole Colon, quién es científica adjunta del proyecto de Ciencia de Exoplanetas de la NASA: "Hemos visto el efecto de lo que ocurre cuando un planeta y su atmósfera pasan por delante de la estrella, y la luz de la estrella se filtra a través de la atmósfera, y se puede descomponer en longitudes de onda de luz. Se ven protuberancias y agitaciones que indican la presencia de vapor de agua en la atmósfera del planeta. Ahora nos dispondrá a estudiar cientos de otros sistemas para entender de qué están hechas otras atmósferas planetarias, al contar con el nuevo telescopio y sus revolucionarias y exactas herramientas tecnológicas.

El Telescopio Espacial James Webb (JWST) es capaz de mirar más atrás, hacia los orígenes del universo, que cualquier telescopio anterior. Infografía Graphic News.

La NASA revela más imágenes; se abre nueva era para la astronomía.

Una nueva era en la astronomía llega después de la publicación de la segunda etapa de imágenes captadas con el Telescopio Espacial James Webb.

"Estamos al inicio de una nueva época en lo que a Astronomía se refiere": afirmó ayer la NASA después de dar a conocer las otras cuatro primeras imágenes captadas por observatorio.

Y abundó: “El amanecer de una nueva era en la astronomía comenzó cuando el planeta ve por primera vez las capacidades completas del telescopio espacial James Webb”, el más poderoso que resolverá misterios de nuestro sistema solar, verá más allá de mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorará las misteriosas estructuras y los orígenes del Universo y nuestro lugar en él”.

Recordando que el (JWST) es un programa internacional dirigido por la NASA con sus socios de las agencias espaciales Europea y Canadiense (ESA y CSA).

Las gráficas hacen patente el comienzo oficial de las operaciones y fueron seleccionadas por un comité internacional de representantes de la NASA, ESA, CSA y el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial.

Señaló entusiasmado Clarence William Nelson, administrador de la NASA, desde el 3 de mayo del 2021, durante la presentación de las fotografías a todo color y los datos espectroscópicos del telescopio, en una transmisión por televisión, plataformas y redes sociales de la agencia: “Cada imagen es un nuevo descubrimiento. Cada una dará a la humanidad una visión del Universo que nunca habíamos visto.  Las placas muestran al James Webb en su máxima potencia, listo para comenzar su misión de desplegar el Universo visible al Infrarrojo. Estas imágenes muestran cómo el Webb ayudará a descubrir las respuestas a las preguntas que aún no sabemos hacer, las cuales nos ayudarán a comprender mejor nuestro universo y el lugar de la humanidad dentro de él”.

Lo anterior fue secundado, en primera instancia por el administrador asociado de la Dirección de Misiones Científicas de la propia agencia,  Thomas Zurbuchen, quién mencionó: “Este es de verdad un momento único e histórico, y también lo sostuvo Gregory L. Robinson, director del programa Webb: “Tomó décadas de voluntad y perseverancia”, .

En el comunicado emitido conjuntamente por todos ellos, informaron que a su parecer: “La hermosa diversidad y el detalle increíble de las imágenes y los datos nos inspirarán a soñar a lo grande”.

Y todos los criterios coinciden en calificar el resultado como maravilloso, la diferencia radica, en el origen del mismo, es decir la causa de lo maravilloso.

Publicó el 14 de julio, Guy Consolmagno, quién es el director del Observatorio Astronómico del Vaticano, sus comentarios al respecto de las fotografías del (JWST): "Las impresionantes imágenes de las primeras galaxias formadas tras el Big Bang, transmitidas por el telescopio espacial James Webb, revelan el “poder extraordinario” de Dios y “su amor por la belleza. ¡Estamos muy entusiasmados con las nuevas imágenes que vienen del telescopio! Son imágenes hermosas (...) Es una visión tentadora de lo que podremos aprender en el futuro sobre el universo. La ciencia que ha dado origen al telescopio es un intento de usar la inteligencia que Dios nos dio para comprender la lógica del Universo, porque éste no funcionaría si no fuera lógico, pero, no sólo es lógico, también es bello. Es la obra de Dios revelada a nosotros, y en ella podemos ver tanto su extraordinario poder como su amor por la belleza”, subrayó  tras descubrir la primera señal de vapor de agua en la atmósfera de un exoplaneta. Hace 150 años el padre Angelo Secchi añadió un prisma a la lente de su telescopio en el techo de la iglesia de San Ignacio en Roma, y realizó las primeras mediciones espectrales de las atmósferas de los planetas de nuestro sistema solar”.

En otra vertiente de la información que poco a poco surge, se tiene que el informe de puesta en marcha que consta de sesenta páginas incorpora dos fotos nuevas del planeta Júpiter, en las que además aparecen tres de sus setenta y nueve lunas: Europa, Tebas y Metis.

La fotografía de Júpiter, con sus tres lunas: Europa, Metis y Tebas, captada por el (JWST), en su etapa de ensayos. Tomada de NASA, ESA, STSCI,CSA, vía DW.

Las instantáneas brillantes del gigante gaseoso fueron tomadas por el instrumento (NIRCam) del telescopio cuando era probado. El informe afirma que las imágenes “demostraron que el James Webb puede rastrear objetivos en movimiento, incluso, cuando hay luz dispersa de un planeta joviano brillante”.

La NASA eligió nueve objetivos para probar la capacidad del telescopio con el fin de rastrear objetos que se mueven rápidamente, a velocidades de hasta 67 milisegundos de arco por segundo.

Otros instrumentos a bordo probados incluyen el espectrógrafo sin rendija  y generador de imágenes de infrarrojo cercano (Niriss) y el instrumento de infrarrojo medio (MIRI), que detectan y estabilizan diferentes longitudes de onda. Júpiter fue el objetivo más lento, moviéndose a sólo 3.3 milisegundos de arco por segundo, pero todas las pruebas fueron exitosas. Estas imágenes también demuestran su capacidad para captar detalles como anillos y satélites naturales alrededor de planetas brillantes. El informe de puesta en servicio explica: “Se esperaba que observar un planeta brillante y sus satélites y anillos fuera un desafío, debido a la luz dispersa que puede afectar el instrumento científico empleado, pero también el sensor de guía fina (FGS) debe rastrear estrellas guía cerca del planeta brillante.

El éxito en esta prueba abre la posibilidad de que el (JWST) rastree asteroides cercanos a la Tierra, cometas y otros objetos interestelares. Situación que sin duda despejará los frecuentes temores que generan los cuerpos celestes que se acercan a nuestro planeta. 

Este 2022 es un año histórico el que se vive, se logran resultados espectaculares y definitorios de un avance inédito, en las dos fronteras, la del Universo, tanto en su temporalidad, al asomar la ciencia humana a épocas muy lejanas, como a lugares muy alejados, a millares de años luz, de nuestro planeta, como nunca se había logrado; y en el mundo de las subpartículas que conforman la esencia de la materia, la energía y su comportamiento, seguramente en el futuro este mes de julio será citado con frecuencia y tenemos el privilegio de ser sus testigos, y prontamente, en noviembre, seremos ocho mil millones de testigos humanos.

La Machincuepa Cuántica aborda con interés estos asuntos, y seguramente tendremos más publicaciones sobre las nuevas aportaciones al saber de la humanidad generados por estas dos herramientas tecnológicas de avanzada. Lo mejor está en el porvenir.