La investigación sobre el origen y la evolución del Universo ha sido una de las principales motivaciones para los astrónomos y físicos durante siglos. Las misiones espaciales, como las que realiza la NASA, han abierto nuevas puertas en la comprensión de las profundidades cósmicas.
En este contexto, dos misiones recientes y prometedoras que despegarán estos días, SPHEREx y PUNCH, se han diseñado para abordar preguntas fundamentales sobre el origen del Universo, la formación de las estrellas, la estructura del espacio-tiempo y los misterios cósmicos aún no resueltos.
Ambas misiones se enfocan en el estudio de las primeras etapas del Universo, el comportamiento de las estrellas y el medio interestelar, buscando resolver acertijos acerca de la materia oscura, la energía oscura y el entorno galáctico.
SPHEREx: etapas del Universo
La misión SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer) es un observatorio espacial que tiene como objetivo examinar el Universo en busca de las primeras galaxias que se formaron después del Big Bang.
SPHEREx está diseñado para llevar a cabo un mapeo detallado del cielo en el infrarrojo cercano, observando cómo las primeras galaxias y estrellas emergieron en las primeras etapas de la historia cósmica y cómo influyeron en la estructura del Universo tal como lo conocemos hoy.
La misión SPHEREx se centrará especialmente en la época de la reionización (epoch of reionization), un periodo crítico que ocurrió aproximadamente entre 400 millones y mil millones de años después del Big Bang.
Durante este periodo el Universo pasó de ser opaco a transparente. En sus primeros momentos el espacio estaba lleno de gas neutro, lo que impedía que la luz de las primeras estrellas y galaxias llegara muy lejos. Eventualmente las primeras estrellas comenzaron a emitir radiación ultravioleta, ionizando el gas que las rodeaba y permitiendo que la luz viajara a través del espacio de manera más libre. Entender cómo y por qué ocurrió este fenómeno es crucial para comprender la transición del Universo temprano de una fase oscura y opaca a una fase transparente que permitió la formación de las primeras estructuras cósmicas.
SPHEREx estudiará tanto la luz visible como la infrarroja, lo que permitirá a los astrónomos detectar los detalles espectroscópicos de las primeras galaxias y estrellas. Además, su capacidad para estudiar las características químicas y el contenido de agua y moléculas orgánicas en los cometas, asteroides y otros cuerpos celestes ayudará a proporcionar pistas sobre los orígenes de la vida en la Tierra.
PUNCH: la influencia del Sol
Por otro lado, la misión PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) tiene un enfoque distinto, pero igualmente relevante para comprender el origen del Universo y la formación de las estrellas: su objetivo principal es estudiar el Sol y cómo su influencia afecta al entorno espacial que rodea al Sistema Solar.
La corona solar, la atmósfera más externa del Sol, es un enigma para los científicos. Aunque es mucho más caliente que la superficie solar, la corona emite una energía considerable que afecta a los planetas y las partículas cargadas en el espacio interplanetario. A través de su estudio los astrónomos esperan entender los mecanismos detrás de la corriente de viento solar, el plasma que fluye desde el Sol hacia el Sistema Solar y más allá e influye en la formación y el comportamiento de los sistemas planetarios.
PUNCH tiene como objetivo un mapeado polar del Sol con el fin de obtener información clave sobre la estructura del viento solar.
La misión llevará a cabo mediciones en diferentes longitudes de onda, utilizando una serie de polarímetros (instrumento mediante el cual se puede determinar el valor de la desviación de la luz polarizada por un estereoisómero ópticamente activo) para obtener datos detallados sobre la energía y la dinámica de la corona solar y el viento solar en su interacción con el espacio cercano a la Tierra.
PUNCH complementará otras misiones solares como Parker Solar Probe y Solar Orbiter, que también estudian el Sol de manera más detallada desde perspectivas diferentes.
Entender el viento solar es esencial no solo para conocer la actividad solar, sino también para comprender el impacto de este viento en los planetas y en el entorno interplanetario.
Buscando el origen
Ambas misiones, SPHEREx y PUNCH, abordan diferentes aspectos de la física cósmica, pero su propósito final es el mismo: desentrañar los misterios fundamentales del Universo.
Mientras que SPHEREx explora el comienzo del Cosmos observando las primeras galaxias y los procesos de reionización que dieron forma a las estructuras cósmicas, PUNCH se adentra en el comportamiento de las estrellas cercanas, en particular el Sol, para comprender los fenómenos que impactan la vida en nuestro Sistema Solar y más allá.
Estas misiones contribuyen a un conocimiento más profundo sobre las interacciones fundamentales que rigen la formación del Universo, la evolución de las estrellas y las galaxias, y la relación de la materia y la energía en el espacio-tiempo. A través de sus avances pueden resolverse algunos de los grandes misterios cosmológicos actuales, como la naturaleza de la materia y la energía oscuras, que son responsables de la expansión acelerada del Universo.
Además, ambas misiones proporcionarán herramientas fundamentales para futuras exploraciones científicas. La comprensión del origen y la evolución del Universo, de las estrellas y los fenómenos que afectan a la formación de planetas y sistemas solares es esencial no solo para la astronomía, sino también para la biología y otras disciplinas científicas que exploran la habitabilidad de otros mundos.
Tecnología de vanguardia
Misión SPHEREx Cuenta con un único instrumento principal, que es un espectrógrafo. Está diseñado para observar el cielo en el rango del infrarrojo cercano, de longitudes de onda entre 0.75 y 5 micrómetros y tiene varias capacidades importantes:
1. Espectrómetro de imágenes, que permite obtener imágenes espectrales del cielo, lo que facilita el estudio de objetos astronómicos en varias longitudes de onda.
2. Resolución espectral, que posee una resolución espectral de R ≈ 41 (un rango de resolución medio), lo que le permite realizar observaciones detalladas de la luz emitida por galaxias, estrellas y otros objetos, lo que es clave para estudiar su composición y evolución.
3. Amplio campo de visión, el cual abarca más de 100 millones de objetos en el cielo, incluyendo 450 millones de galaxias, lo que le permitirá realizar un mapa detallado del universo cercano.
4. Sensibilidad a moléculas, diseñado para detectar y estudiar moléculas orgánicas, lo que puede ayudar a entender las condiciones para la formación de vida en el Universo.
Misión PUNCH Está equipada con cuatro instrumentos principales, todos diseñados para estudiar la atmósfera solar (la corona) y el viento solar. Estos instrumentos son:
1. Polarímetro de imágenes, que mide la polarización de la luz del Sol, lo que permite estudiar la estructura del campo magnético solar y cómo interactúa con el viento solar.
2. Cámara de imágenes de alta resolución, la cual captura imágenes detalladas de la corona solar y las partículas que se mueven en el viento solar.
3. Espectrómetro que analiza la luz emitida por la corona para obtener información sobre su temperatura, velocidad y composición.
4. Detector de partículas, el cual mide las partículas cargadas en el viento solar y su distribución.
Estos instrumentos trabajan en conjunto para proporcionar una visión más clara de cómo el Sol afecta al entorno espacial cercano y al clima espacial.
Fuente: NASA