¿Dónde está toda el agua que puede formar océanos en planetas y lunas distantes? La misión astrofísica SPHEREx buscará en la galaxia y hará un balance.
Todo organismo vivo en la Tierra necesita agua para sobrevivir, por lo que los científicos que buscan vida fuera de nuestro sistema solar suelen guiarse por la frase “sigue el agua”. Programada para lanzarse no antes del jueves 27 de febrero, la misión SPHEREx (Espectrofotómetro para la historia del universo, época de reionización y explorador de hielo) de la NASA ayudará en esa búsqueda.
Después de su vuelo a bordo de un Falcon 9 de SpaceX desde la base de la Fuerza Espacial Vandenberg en California, el observatorio buscará agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono y otros ingredientes clave para la vida congelados en la superficie de los granos de polvo interestelar en las nubes de gas y polvo donde finalmente se forman los planetas y las estrellas.
Si bien no hay océanos ni lagos flotando libremente en el espacio, los científicos creen que estos depósitos de hielo, unidos a pequeños granos de polvo, son donde se forma y reside la mayor parte del agua de nuestro universo. Además, el agua de los océanos de la Tierra, así como la de otros planetas y lunas de nuestra galaxia, probablemente se originó en esos lugares.
La misión se centrará en regiones masivas de gas y polvo llamadas nubes moleculares. Dentro de ellas, SPHEREx también observará algunas estrellas recién formadas y los discos de material a su alrededor de los cuales nacen nuevos planetas.
Aunque telescopios espaciales como el James Webb de la NASA y el Spitzer, que ya no está en uso, han detectado agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono y otros compuestos en cientos de objetivos, el observatorio SPHEREx es el primero que está equipado de manera única para realizar un estudio a gran escala de la galaxia en busca de hielo de agua y otros compuestos congelados.
En lugar de tomar imágenes en 2D de un objetivo como una estrella, SPHEREx recopilará datos en 3D a lo largo de su línea de visión. Esto permite a los científicos ver la cantidad de hielo presente en una nube molecular y observar cómo cambia la composición de los hielos en toda la nube en diferentes entornos.
Al realizar más de 9 millones de estas observaciones en línea de visión y crear el estudio más grande jamás realizado de estos materiales, la misión ayudará a los científicos a comprender mejor cómo se forman estos compuestos en los granos de polvo y cómo los diferentes entornos pueden influir en su abundancia.
La punta del iceberg
Es lógico que la composición de los planetas y las estrellas refleje las nubes moleculares en las que se formaron. Sin embargo, los investigadores aún están trabajando para confirmar los detalles del proceso de formación de los planetas, y el universo no siempre coincide con las expectativas de los científicos.
Por ejemplo, una misión de la NASA lanzada en 1998, el Satélite Astronómico de Ondas Submilimétricas (SWAS), examinó la galaxia en busca de agua en forma de gas (incluso en nubes moleculares), pero encontró mucho menos de lo esperado.
“Esto nos dejó perplejos por un tiempo”, dijo Gary Melnick, astrónomo senior del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian y miembro del equipo científico de SPHEREx. “Finalmente nos dimos cuenta de que SWAS había detectado agua gaseosa en capas delgadas cerca de la superficie de las nubes moleculares, lo que sugiere que podría haber mucha más agua dentro de las nubes, atrapada en forma de hielo”.
La hipótesis del equipo de la misión también tenía sentido porque SWAS detectó menos gas oxígeno (dos átomos de oxígeno unidos) de lo esperado. Llegaron a la conclusión de que los átomos de oxígeno se estaban pegando a los granos de polvo interestelar y luego se unieron a los átomos de hidrógeno, formando agua. Investigaciones posteriores confirmaron esto. Además, las nubes protegen a las moléculas de la radiación cósmica que de otro modo rompería esos compuestos. Como resultado, el hielo de agua y otros materiales almacenados en las profundidades del interior de una nube están protegidos.
A medida que la luz de las estrellas pasa a través de una nube molecular, moléculas como el agua y el dióxido de carbono bloquean ciertas longitudes de onda de la luz, creando una firma distintiva que SPHEREx y otras misiones como Webb pueden identificar utilizando una técnica llamada espectroscopia de absorción.
Además de proporcionar un recuento más detallado de la abundancia de estos compuestos congelados, SPHEREx ayudará a los investigadores a responder preguntas como a qué profundidad en las nubes moleculares comienza a formarse el hielo, cómo cambia la abundancia de agua y otros hielos con la densidad de una nube molecular y cómo cambia esa abundancia una vez que se forma una estrella.
Asociaciones poderosas
Como telescopio de sondeo, SPHEREx está diseñado para estudiar grandes porciones del cielo con relativa rapidez, y sus resultados se pueden utilizar junto con datos de telescopios específicos como Webb, que observan un área significativamente más pequeña pero pueden ver sus objetivos con mayor detalle.
“Si SPHEREx descubre una ubicación particularmente intrigante, Webb puede estudiar ese objetivo con un mayor poder de resolución espectral y en longitudes de onda que SPHEREx no puede detectar”, dijo Melnick. “Estos dos telescopios podrían formar una asociación muy eficaz”.
Más sobre SPHEREx
SPHEREx está gestionado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el Sur de California para la División de Astrofísica dentro de la Dirección de Misiones Científicas en la Sede de la NASA en Washington. BAE Systems (anteriormente Ball Aerospace) construyó el telescopio y el bus de la nave espacial. El análisis científico de los datos de SPHEREx será realizado por un equipo de científicos ubicados en 10 instituciones en los EE. UU., dos en Corea del Sur y una en Taiwán. Los datos serán procesados y archivados en el IPAC en Caltech, que administra el JPL para la NASA. El investigador principal de la misión tiene su base en Caltech con un nombramiento conjunto en el JPL. El conjunto de datos de SPHEREx estará disponible públicamente en el Archivo Científico Infrarrojo de la NASA/IPAC.
Para obtener más información sobre la misión SPHEREx, visite https://www.jpl.nasa.gov/missions/spherex/
Traducción no oficial con fines divulgativos del artículo original en Inglés.
Créditos: NASA / JPL-Caltech