La NASA celebra el legado del telescopio espacial Spitzer.


En esta representación del artista del telescopio espacial Spitzer de la NASA en el espacio, el fondo se muestra con luz infrarroja. Crédito: NASA / JPL-Caltech.

Con descubrimientos que abarcan desde nuestro propio Sistema Solar hasta casi el borde del Universo, la misión infrarroja duró más de lo esperado y finalizará el 30 de enero.

La NASA celebra el legado de uno de sus Grandes Observatorios, el Telescopio Espacial Spitzer, que ha estudiado el Universo en luz infrarroja durante más de 16 años. La misión Spitzer finalizará el 30 de enero.

Lanzado en 2003, Spitzer reveló características previamente ocultas de objetos cósmicos conocidos y condujo a descubrimientos y percepciones que abarcan desde nuestro propio Sistema Solar hasta casi el borde del Universo.

“Spitzer nos enseñó lo importante que es la luz infrarroja para comprender nuestro Universo, tanto en nuestro propio vecindario cósmico como en las galaxias más distantes”, dijo Paul Hertz, director de astrofísica en la sede de la NASA. “Los avances que hagamos en muchas áreas de la astrofísica en el futuro se deben al extraordinario legado de Spitzer”.

Spitzer fue diseñado para estudiar “el frío, lo viejo y lo polvoriento”, tres cosas que los astrónomos pueden observar particularmente bien con luz infrarroja. La luz infrarroja se refiere a un rango de longitudes de onda en el espectro infrarrojo, desde aquellos que miden aproximadamente 700 nanómetros (demasiado pequeños para ver a simple vista) hasta aproximadamente 1 milímetro (aproximadamente el tamaño de la cabeza de un alfiler). Las diferentes longitudes de onda infrarrojas pueden revelar diferentes características del Universo. Por ejemplo, Spitzer puede ver cosas demasiado frías para emitir mucha luz visible, incluidos exoplanetas (planetas fuera de nuestro Sistema Solar), enanas marrones y materia fría que se encuentra en el espacio entre las estrellas.

En cuanto a “lo viejo”, Spitzer ha estudiado algunas de las galaxias más distantes jamás detectadas. La luz de algunos de ellos ha viajado durante miles de millones de años para llegar a nosotros, lo que permite a los científicos ver esos objetos como eran hace mucho, mucho tiempo. De hecho, trabajando juntos, Spitzer y el telescopio espacial Hubble (que observa principalmente con luz visible y con longitudes de onda infrarroja más cortas que las detectadas por Spitzer) identificaron y estudiaron la galaxia más distante observada hasta la fecha. La luz que vemos de esa galaxia se emitió hace 13.400 millones de años, cuando el Universo tenía menos del 5% de su edad actual.


El Telescopio Espacial Spitzer (anteriormente la Instalación del Telescopio Infrarrojo Espacial o SIRTF) está listo para su lanzamiento en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral, en 2003. Crédito: NASA

Entre otras cosas, los dos observatorios descubrieron que esas galaxias tempranas son más pesadas de lo que esperaban los científicos. Y al estudiar las galaxias más cercanas a nosotros, Spitzer ha profundizado nuestra comprensión de cómo la formación de galaxias ha evolucionado durante la vida del Universo.

Spitzer también tiene un buen ojo para el polvo interestelar, que prevalece en la mayoría de las galaxias. Mezclado con gas en nubes masivas, puede condensarse para formar estrellas, y los restos pueden dar lugar a planetas. Con una técnica llamada espectroscopia, Spitzer puede analizar la composición química del polvo para conocer los ingredientes que forman los planetas y las estrellas.

En 2005, después de que la misión Deep Impact de la NASA se estrelló intencionalmente contra el cometa Tempel 1, el telescopio analizó el polvo que se levantó, proporcionando una lista de materiales que habrían estado presentes en el Sistema Solar temprano. Además, Spitzer encontró un anillo previamente no detectado alrededor de Saturno, compuesto de partículas de polvo dispersas, que los observatorios de luz visible no pueden detectar.

Los magníficos brazos espirales de la cercana galaxia Messier 81 se destacan en esta imagen del telescopio espacial Spitzer de la NASA. Ubicada en la constelación norte de la Osa Mayor, esta galaxia se encuentra a unos 12 millones de años luz de la Tierra. Créditos: NASA / JPL-Caltech

Además, algunas longitudes de onda de luz infrarroja pueden penetrar el polvo cuando la luz visible no puede, lo que permite a Spitzer revelar regiones que de lo contrario quedarían ocultas a la vista.

“Es sorprendente cuando presenta todo lo que Spitzer ha hecho en su vida, desde detectar asteroides en nuestro Sistema Solar no más grande que una limusina elástica hasta aprender sobre algunas de las galaxias más distantes que conocemos”, dijo Michael Werner, del proyecto científico de Spitzer.

Para profundizar sus conocimientos, los científicos de Spitzer han combinado frecuentemente sus hallazgos con los de muchos otros observatorios, incluidos dos de los otros Grandes Observatorios de la NASA, el Hubble y el Observatorio de rayos X Chandra.

Esta imagen del telescopio espacial Spitzer de la NASA muestra cientos de miles de estrellas apiñadas en el núcleo giratorio de nuestra galaxia espiral de la Vía Láctea. En esta imagen, las estrellas viejas y frías son azules, mientras que las características del polvo iluminadas por estrellas ardientes y masivas se muestran en un tono rojizo. Créditos: NASA / JPL-Caltech

Otros mundos

Algunos de los mayores descubrimientos científicos de Spitzer, incluidos los relacionados con los exoplanetas, no formaban parte de los objetivos científicos originales de la misión. El equipo utilizó una técnica llamada método de tránsito, que busca un chapuzón en la luz de una estrella que resulta cuando un planeta pasa frente a él, para confirmar la presencia de dos planetas del tamaño de la Tierra en el sistema TRAPPIST-1. Entonces Spitzer descubrió otros cinco planetas del tamaño de la Tierra en el mismo sistema, y ​​proporcionó información crucial sobre sus densidades, lo que equivale al mayor lote de exoplanetas terrestres jamás descubierto alrededor de una sola estrella.

Spitzer, uno de los primeros observatorios en distinguir la luz proveniente directamente de un exoplaneta, aprovechó la misma capacidad para otra primicia: detectar moléculas en la atmósfera de un exoplaneta. (Estudios previos habían revelado elementos químicos individuales en atmósferas de exoplanetas). Y también proporcionó las primeras mediciones de variaciones de temperatura y viento en una atmósfera de exoplanetas.

“Cuando se diseñó Spitzer, los científicos aún no habían encontrado un solo exoplaneta en tránsito, y cuando Spitzer se lanzó, todavía sabíamos de unos pocos”, dijo Sean Carey, gerente del Centro de Ciencias Spitzer en IPAC en Caltech en Pasadena, California. “El hecho de que Spitzer se convirtiera en una herramienta de exoplaneta tan poderosa, cuando eso no era algo para lo que los planificadores originales podrían haberse preparado, es realmente profundo. Y generamos algunos resultados que nos dejaron boquiabiertos”.

Las estrellas recién nacidas se asoman desde debajo de su capa de polvo natal en esta imagen dinámica de la nube oscura Rho Ophiuchi del telescopio espacial Spitzer de la NASA. Llamado “Rho Oph” por los astrónomos, es una de las regiones de formación estelar más cercanas a nuestro propio Sistema Solar, a unos 407 años luz de la Tierra. Créditos: NASA / JPL-Caltech

Manteniendo frio

Una de las principales fortalezas de Spitzer es su sensibilidad, es decir, su capacidad para detectar fuentes muy débiles de luz infrarroja. La Tierra es una fuente importante de radiación infrarroja, y tratar de ver fuentes infrarrojas débiles desde el suelo es como tratar de observar estrellas mientras el Sol está arriba. Esa es una de las principales razones por las que los diseñadores de Spitzer lo convirtieron en el primer observatorio de astrofísica en una órbita terrestre: lejos del calor de nuestro planeta, los detectores de Spitzer no tendrían que lidiar con la radiación infrarroja de nuestro planeta.

Las diferentes longitudes de onda infrarrojas pueden revelar diferentes características del Universo. Algunos telescopios terrestres pueden observar en ciertas longitudes de onda infrarrojas y proporcionar información científica valiosa, pero Spitzer puede lograr una mayor sensibilidad que incluso telescopios terrestres mucho más grandes y ver fuentes mucho más débiles, como galaxias extremadamente distantes. Además, fue diseñado para detectar algunas longitudes de onda infrarrojas que la atmósfera de la Tierra bloquea por completo, haciendo que esas longitudes de onda estén más allá del alcance de los observatorios terrestres.

Las naves espaciales también pueden generar calor infrarrojo, por lo que Spitzer fue diseñado para mantenerse fresco, operando a temperaturas tan bajas como menos 267 grados Celsius. En 2009, Spitzer agotó su suministro de refrigerante de helio, marcando el final de su “misión en frío”. Pero la gran distancia de Spitzer de la Tierra ha ayudado a evitar que se caliente demasiado: todavía opera a menos 244 grados Celsius, y los miembros del equipo de la misión descubrieron que podían seguir observando en dos longitudes de onda infrarrojas. La “misión cálida” de Spitzer ha durado más de una década, casi el doble que su misión fría.

Los planificadores de misiones originales no esperaban que Spitzer operara por más de 16 años. Esta vida útil prolongada ha llevado a algunos de los resultados científicos más profundos de Spitzer, pero también ha planteado desafíos a medida que la nave espacial se aleja más de la Tierra.

“No estaba en el plan tener a Spitzer operando tan lejos de la Tierra, por lo que el equipo tuvo que adaptarse año tras año para mantener la nave espacial operando”, dijo Joseph Hunt, gerente del proyecto Spitzer. “Pero creo que superar ese desafío le ha dado a la gente un gran sentido de orgullo en la misión. Esta misión se queda contigo”.

El 30 de enero de 2020, los ingenieros desmantelarán la nave espacial Spitzer y cesarán las operaciones científicas. Durante el proceso de Revisión Senior de la NASA de 2016, la agencia tomó la decisión de cerrar la misión Spitzer. El cierre se planeó inicialmente para 2018 en anticipación del lanzamiento del telescopio espacial James Webb, que también llevará a cabo astronomía infrarroja. Cuando se pospuso el lanzamiento de Webb, la misión Spitzer recibió su quinta y última extensión. Estas extensiones de misión le han dado a Spitzer tiempo adicional para continuar produciendo ciencia transformadora, incluido el trabajo de búsqueda de caminos para Webb.

JPL administra y realiza operaciones de misión para la misión Spitzer para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington. Las operaciones científicas se llevan a cabo en el Centro de Ciencias Spitzer en IPAC en Caltech. Las operaciones de naves espaciales se basan en Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado. Los datos se archivan en el Infrared Science Archive ubicado en IPAC en Caltech. Caltech gestiona JPL para la NASA.