Nordic Anger: Hubble: En las fronteras del Universo

El 24 de abril de 1990 el transbordador espacial Discovery fue lanzado desde la costa de Florida con un cargamento muy preciado, destinado a revolucionar la forma en que los seres humanos ven el cosmos. El Telescopio Espacial Hubble había estado bajo construcción por décadas, era el sueño de los astrónomos que añoraban estudiar el universo con una visión nítida, sin las distorsiones introducidas por la atmósfera terrestre. Un día después del lanzamiento, los astronautas de la nave Discovery realizaron este sueño cuando soltaron Hubble en órbita a cientos de millas sobre la superficie de la tierra, y más importante aún, sobre la mayor parte de la atmósfera de nuestro planeta.

Hubble no fue el primer telescopio lanzado al espacio, ni es el telescopio más grande disponible para los astrónomos. El poder excepcional que tiene Hubble para revelar los secretos del universo no solo proviene de su posición fuera de la atmósfera de la Tierra, y como resultado la calidad exquisita de sus imágenes, sino también porque puede ser modernizado con nuevos instrumentos científicos. Esto es una característica única entre todos los telescopios espaciales.

Con el Hubble tras él, el astronauta Steve Smith se prepara para utilizar un trinquete diseñado especialmente durante la segunda misión de servicio en 1997.

Después del lanzamiento de Hubble, varios astronautas regresaron cinco veces al telescopio para instalar cámaras y detectores nuevos, así como otros equipos construidos con tecnologías más avanzadas, manteniendo a Hubble a la vanguardia de la astronomía. El conjunto de instrumentos de Hubble no solo permite registrar las hondas de luz visibles, sino también las hondas ultravioletas e infrarrojas (que nuestros ojos no pueden percibir), e incluye algunos rangos de ondas que no se pueden observar desde la superficie de la Tierra.

Durante la primera misión de servicio del Hubble en diciembre de 1993, los astronautas instalaron nuevos paneles solares.

Datos sobre el Telescopio Hubble*:

Hubble registra imágenes de los planetas, las estrellas, las galaxias y otros objetos mientras orbita la Tierra a una velocidad de 8 km por segundo (17,500 millas por hora).

Hubble ha realizado más de un 1 millón de observaciones desde el comienzo de su misión en 1990.

Hubble ha viajado más de 3 mil millones de millas ( 4.8 mil millones de kilómetros) en una órbita circular baja, a una altura de 340 millas (550 km ) sobre la superficie de la Tierra.

Las observaciones de Hubble han producido más de 100 terabytes de datos.

Actualmente Hubble genera un promedio de 830 gigabytes de datos por mes.

Unos 4000 astrónomos de todo el mundo han utilizado el telescopio para investigar el universo.

Astrónomos, usando datos de Hubble, han publicado más de 12,700 artículos científicos, haciendo a Hubble uno de los instrumentos más productivos que se han construido.

Hubble pesa 24,500 libras (11,113 kilogramos) ,tanto como dos elefantes adultos.

El espejo primario de Hubble mide 2.4 metros (7 pies, 10.5 pulgadas) de diámetro.

Hubble mide 13.3 metros de largo (43.5 pies), el largo de un autobús grande.

*A 2015

La luz del sol brilla sobre el Hubble, suspendido sobre el transbordador espacial Discovery durante una misión de servicio en febrero de 1997. Durante esta misión, los astronautas instalaron el NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer).

Los mayores logros que Hubble ha hecho hasta la fecha incluyen el descubrimiento de hoyos negros en el centro de las galaxias, la identificación de cambios nunca antes vistos en los planetas de nuestro sistema solar, la investigación de las atmósferas de planetas en órbita alrededor de otras estrellas distintas al Sol, la observación de discos que probablemente están formando nuevos sistemas solares y la búsqueda de galaxias nacientes en el universo temprano. Los astrónomos también han utilizado a Hubble para seguir el trabajo comenzado hace casi un siglo por el tocayo del telescopio, el astrónomo Edwin Hubble, cuyas observaciones de galaxias revelaron que el universo está en expansión. Al observar con el telescopio Hubble, los astrónomos han podido refinar sus cálculos sobre la tasa de expansión del universo, y han descubierto la existencia de una fuerza llamada energía obscura, que aparentemente causa que el universo se expanda más y más rápido conforme avanza el tiempo.

Sin embargo, el trabajo de Hubble está lejos de haber terminado. Los astrónomos continúan usando el observatorio en órbita para ampliar aún más su entendimiento del cosmos. En 2009, durante la última misión de servicio a Hubble, los astronautas instalaron nuevos instrumentos científicos, baterías, computadoras, giroscopios y otros equipos que permitirán que el observatorio se mantenga tras la pista de los mayores misterios celestiales por muchos años más.

La Gran Mancha Roja de Júpiter

El planeta Júpiter es más conocido por su Gran Mancha Roja, una tormenta tan inmensa que podría tragarse a la Tierra con total facilidad. Las observaciones que Hubble tomó por casi dos décadas muestran que esta tormenta se está reduciendo dramáticamente.

Localizada a casi 500 millones de millas (800 millones de kilómetros) de distancia, la atmósfera del planeta gigante Júpiter es una caldera agitada. Incluye relámpagos, cinturones de nubes moviéndose en sentidos opuestos y cientos de tormentas en rotación que aparecen como óvalos grandes en tonos rojos, blancos o marrones. La mayor de estas tormentas es el legendario anticiclón llamado la Gran Mancha Roja (GMR). De hecho, la GMR es la tormenta más grande que se conoce en nuestro sistema solar.

Aurora Boreal en Júpiter

Localizada en el hemisferio sur de Júpiter, la GMR es más grande que la Tierra, sus vientos furiosos tienen velocidades que alcanzan hasta 500 millas por hora (800 kilómetros por hora). Mientras que su longitud se desvía con respecto a las bandas atmosféricas que la rodean, la latitud de la tormenta ha sido estable desde que se tienen registros. La GMR pudo haber sido vista desde 1632 por Leander Bandtius, abate de Dunisburgo. En 1664, el filosofo, arquitecto y erudito Robert Hooke reportó haber visto una mancha en el planeta que se movía de este a oeste. El siguiente año el astrónomo, matemático e ingeniero Giovanni Cassini fue el primero en notar una “mancha permanente”.

Vista tomada por Voyager 1

En 1979 la nave espacial Voyager midió que el eje mayor de la GMR era 14,500 millas (23,300 kilómetros) de largo, mientras que observaciones históricas de 1800 estimaron que la GMR tenía 25,500 millas (41,000 kilómetros) de largo. Dado la longevidad de Hubble, los astrónomos han podido seguir la actividad atmosférica de Júpiter por un periodo de casi dos décadas. En un estudio dirigido por Amy Simon del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA (NASA's Goddard Space Flight Center) las observaciones de Hubble muestran que hoy en dia la GMR mide aproximadamente 8,000 millas (12,900 kilómetros) de alto y 10,250 millas (16,500 kilómetros) de ancho: la GMR ha perdido la mitad de su tamaño en los últimos cien años, encogiéndose al menor tamaño jamás medido.

Polo Sur de Júpiter (Misión Cassini)

Las observaciones de Hubble indican que la GMR se está achicando 580 millas (930 kilómetros) por año a lo largo de su eje mayor, y cambiando su forma de óvalo a círculo. A la tasa actual se espera que la tormenta se vuelva circular en cuatro años. El vórtice podría desaparecer por completo o crecer más grande. Dada la complejidad de estas tormentas (igual que las tormentas en la Tierra) su destino es difícil de modelar y predecir de manera precisa.

En las nuevas observaciones de Hubble se puede ver claramente que los pequeños eddies, o remolinos, alimentan la tormenta. La Dra. Simon y su equipo hipotetizan que estos eddies pueden ser responsables de los cambios bruscos, ya que alteran la dinámica interna y la energía del GMR. Ellos planean continuar estudiando los movimientos de los pequeños eddies, junto con los movimientos internos de la GMR, para determinar si estos eddies alimentan o agotan el momento que entra al vórtice, y contribuyen a los cambios de tamaño y forma de la Gran Mancha Roja.

Nebulosa de Orión

Esta imagen tan dramática de la Nebulosa de Orión es la observación más nítida que hemos obtenido de esta región. Ofrece un vistazo dentro de la caverna de gas y polvo donde miles de estrellas se están formando. Más de 3000 estrellas de varios tamaños aparecen en la imagen. Algunas nunca antes vistas en luz visible. Estas estrellas residen en un paisaje espectacular de altiplanos, montañas, y valles. Desde las estrellas jóvenes masivas que le están dando forma a la nebulosa hasta los pilares de gas denso que pueden ser el hogar de estrellas nacientes, esta imagen ofrece un vistazo a varias de las etapas de formación estelar. La Nebulosa de Orión es una región tumultuosa de gas y polvo donde miles de estrellas están naciendo. Localizada a 1300 años luz de distancia, ésta es el área de formación estelar más cercana a la Tierra. En una de las imágenes más detalladas jamás producidas, Hubble capturó un panorama sin precedente de esta nebulosa.

Constelación de Orión. La región central brillante es el hogar de las cuatro estrellas más masivas en la nebulosa. Las estrellas en conjunto se llaman el Trapecio porque forman un trapecio cuando son vistas desde la Tierra. La luz ultravioleta emitida por estas estrellas está haciendo una cavidad en la nebulosa, así como contribuyendo al crecimiento de cientos de estrellas más pequeñas

Cerca del Trapecio hay estrellas que son lo suficientemente jóvenes como para tener discos de material alrededor de ellas. Estos discos se llaman discos protoplanetarios o “proplids,” y son demasiado pequeños para ser vistos claramente en la imagen. Sin embargo, los discos son los elementos esenciales para formar sistemas planetarios.

La constelación de Orión es visible a lo alto del cielo de invierno en el hemisferio norte (y en el cielo de verano en el hemisferio sur). En el centro está el “cinturón” de Orión, que consiste de tres estrellas brillantes azules. La Nebulosa de Orión está en la “espada” debajo del cinturón, visible apenas a simple vista cuando el cielo está despejado y obscuro.

El resplandor brillante de la esquina superior izquierda proviene de M43, una región pequeña con una forma que ha sido moldeada por la radiación ultravioleta de una estrella masiva y joven. Al lado de M43 hay pilares densos y obscuros de gas y polvo que apuntan hacia el Trapecio. Estos pilares, que aparecen casi imperceptibles en el fondo obscuro, están resistiendo la erosión de la intensa luz ultravioleta del Trapecio. La región brillante a la derecha revela arcos y burbujas formadas cuando los vientos estelares – torrentes de partículas eyectadas por las estrellas del Trapecio – chocan con el material.

Detalle de los pilares de gas y polvo

Las estrellas rojizas y débiles en la parte inferior son una miríada de enanas cafés que fueron observadas por primera vez en luz visible por Hubble. Algunas veces llamadas “estrellas fallidas”, las enanas cafés son objetos fríos que son demasiado pequeños para ser estrellas ordinarias y por lo tanto no pueden mantener fusión nuclear en sus centros de la misma forma que lo hace el Sol. Son como versiones más grandes del planeta Júpiter que flotan libremente.

Los astrónomos usaron 520 imágenes de Hubble, tomadas en cinco colores con la cámara ACS para crear esta imagen. También agregaron imágenes tomadas desde la Tierra para completar la nebulosa. El mosaico cubre aproximadamente el tamaño angular aparente de la luna llena.

Un equipo científico dirigido por Massimo Roberto, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (Space Telescope Science Institute, STScI), obtuvo este mosaico de observaciones para estudiar el contenido estelar de la nebulosa. Además de encontrar estrellas formadas aproximadamente hace 2 millones de años, también midieron los movimientos específicos de las estrellas e iniciaron un censo de enanas cafés, y de objetos del tamaño de un planeta.

Los Pilares en la Nebulosa Cabeza de Mono

Este mosaico de Hubble revela nudos de gas y polvo en una región pequeña dentro de la Nebulosa Cabeza de Mono, también conocida como NGC 2174 y Sharpless Sh 2-252. La nebulosa es una región de formación estelar que alberga siluetas de nubes de polvo obscuras que contrastan con el gas brillante.

La nebulosa Cabeza de Mono, también conocida como NGC 2174 o Sharpless Sh2-252, es una región de formación estelar localizada a 6,400 años luz de distancia. En 2014, los astrónomos usaron la poderosa visión infrarroja de Hubble para observar una pequeña región de la nebulosa en el área del “ojo” del mono. La nebulosa está compuesta en su mayoría de gas de hidrógeno, y es esculpida por la luz ultravioleta que destruye el gas frío de hidrógeno y el polvo. En longitudes de onda del infrarrojo se puede ver el polvo caliente que resplandece conforme las partículas de polvo interestelar son calentadas por la radiación de las estrellas en el centro de la nebulosa.

Este mosaico de Hubble revela una colección de nudos de gas y siluetas de polvo que aparecen frente al gas brillante. Las estrellas masivas y brillantes, formadas recientemente en el centro de la nebulosa (en la parte derecha de esta imagen), están destruyendo el polvo que habita su interior, y su luz ultravioleta es responsable por la forma que toman los pilares gigantes de polvo.

La principal fuente de energía de la nebulosa es una estrella caliente y masiva llamada HD 42088, fuera del campo de esta imagen de Hubble. Esta estrella tiene una masa que es aproximadamente 30 veces la masa del Sol, y una temperatura en su superficie que es 6 veces mayor. Este tipo de estrellas emiten cantidades extraordinarias de radiación ultravioleta, y tienen “vientos estelares” de alta velocidad que expulsan las partículas de alta energía en las partes externas de la atmósfera de estas estrellas.

La radiación ultravioleta hace que la nebulosa resplandezca, y en combinación con el viento estelar, la radiación también causa que la nebulosa se disperse. El polvo y el gas están siendo evaporados y dispersados por la energía proveniente de la estrella caliente. En el lugar en donde la radiación encuentra una condensación muy densa se forma un pilar apuntando hacia la estrella. Esto es debido a que los nódulos en su parte superior son muy densos, y protegen el gas detrás de ellos.

Si los nódulos son lo suficientemente densos, en vez de ser dispersados estos pueden ser empujados a colapsar y formar una nueva estrella. Este tipo de evento está ocurriendo en el pilar que se encuentra en la parte superior derecha de la imagen. Eventualmente la nueva estrella se deshará de todo su capullo de polvo, y surgirá en las longitudes de onda visibles.

Usando una variedad de observaciones que incluyen observaciones con Hubble, los científicos están estudiando toda la región nebular para así poder entender el avance de formación estelar que ocurre a través de ella. Este grupo está interesado en analizar el contenido dentro de los pilares, y con ello, determinar la generación estelar de la que se originaron.

Campo Ultra Profundo de Hubble

Esta vista del Campo Ultra Profundo de Hubble incluye miles de galaxias brillando en luz visible, infrarroja y ultravioleta, algunas ubicadas a más de 13 mil millones de años luz. Esta imagen, publicada en 2014, combina cientos de horas de observaciones desde el 2002 hasta el 2012, tomadas con la cámara ACS y la cámara WFC3 de Hubble.

Este trozo pequeño del universo, moteado de galaxias cercanas y distantes, nos dice la historia de la evolución de galaxias durante el tiempo cósmico. Entre estas 10,000 galaxias visibles se encuentran galaxias recién nacidas, adolescentes, adultas y jubiladas. Tal como uno mira a una colección de fotografías de familia, los astrónomos estudian esta imagen para saber como es que las galaxias crecieron, maduraron y envejecieron.

Este retrato de la historia de nuestro universo se llama el Campo Ultra Profundo de Hubble (Hubble Deep Field, HUDF). Es un pedazo minúsculo del cielo que fue observado primero en 2002 por el telescopio especial Hubble, y desde entonces ha sido visitado y revisitado muchas veces. Esta versión del HUDF es muy especial. Combina observaciones del campo tomadas desde 2002 hasta 2012 por las cámaras ACS y WFC3 de Hubble, proporcionando una de las vistas más profundas del universo que jamás se hayan visto. Además, ésta incluye luz no solamente de la parte visible del espectro sino también del infrarrojo y ultravioleta (no visibles), proporcionándonos detalles diferentes de la historia del origen de las galaxias.

Estas seis imágenes, tomadas por la cámara ACS de Hubble, muestran algunas de las galaxias más lejanas, y por lo tanto las más jóvenes, en el Campo Ultra Profundo de Hubble. Vemos las galaxias tal como existieron cuando el universo contaba con solo mil millones de años.

La luz infrarroja nos permite ver las galaxias más jóvenes del universo. Esta galaxias se encuentran muy, pero muy lejos de nosotros, y conforme su luz viaja a través del universo, ésta es estirada por la expansión del espacio. Las ondas de luz visible se alargan, y cuando la luz nos alcanza se ven infrarrojas.

Combinando las observaciones de Hubble del HUDF en luz visible y luz infrarroja, el equipo de astrónomos dirigido por Garth Illingworth, de la Universidad de California, identificó más de 5500 galaxias en la parte central del campo, algunas tan débiles que su brillo es una diez mil millonésima parte de lo que el ojo humano puede percibir. Otro equipo dirigido por Richard Ellis, del Instituto Tecnológico de California (Caltech), utilizaron las observaciones de Hubble en el infrarrojo para descubrir galaxias a distancias de más de 13 mil millones de años luz, cuando supuestamente el universo solo tenía 400 millones años de existencia tras el Big Bang ,el tres por ciento de su edad actual.

Por otro lado, para conocer las galaxias más cercanas, que siguen creciendo y que son un poquito más mayores de edad, es mejor observar en luz ultravioleta. Las estrellas más calientes y jóvenes emiten una gran cantidad de luz ultravioleta, y por lo tanto son más fáciles de detectar en estas ondas de luz. Recientemente, un equipo de astrónomos dirigido por Harry Teplitz de Caltech utilizaron la sensibilidad ultravioleta de la cámara WFC3 de Hubble para añadir la parte ultravioleta a esta vista del HUDF. Teniendo a la mano esta parte de la evolución de galaxias, los astrónomos están investigando como las galaxias crecen a través de episodios de formación estelar, y exactamente dónde, cuándo y cuántas estrellas se formaron con el tiempo.

Dado que nuestra atmósfera bloquea o absorbe la mayoría de la luz infrarroja y ultravioleta que llega a la Tierra, solo un telescopio espacial, tal como Hubble, puede proporcionar tal conocimiento sobre la historia de las galaxias. Sin la luz infrarroja y ultravioleta, este cuento estaría incompleto.

Este libro presenta 25 de las imágenes más destacadas que han sido adquiridas hasta hoy. Estas están organizadas de acuerdo a la distancia del objeto a la Tierra, resaltando el enorme alcance de Hubble, el cual va desde observaciones de planetas en nuestro sistema solar hasta las estrellas y galaxias que nacieron cuando el universo era aún joven.

Cada capítulo de este libro introduce una de las imágenes de Hubble, y destaca algunas de las características que revela la visión excepcional de Hubble. También describe la investigación científica relacionada con los descubrimientos hechos con Hubble. Imágenes y vídeos adicionales proveen más contexto y ayudan a animar el tema.

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación entre la Administración Aeronáutica y Espacial Nacional (NASA) y la Agencia Espacial Europea (ESA). El Telescopio Espacial Hubble forma parte del programa Grandes Observatorios de NASA, una serie de cuatro observatorios espaciales diseñados para llevar a cabo estudios astronómicos con diferentes ondas de luz, el cual incluye el Observatorio de Rayos X Chandra, el Telescopio Espacial Spitzer y el Observatorio de Rayos Gamma Compton.

Este libro es un proyecto conjunto del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA y el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial bajo contrato NAS5-26555. (Descargar)