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Utilizando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, los astrónomos han registrado en detalle los momentos finales de una estrella cuando es engullida por un agujero negro.

Los agujeros negros son recolectores, no cazadores. Yacen al acecho hasta que pasa una estrella desventurada. Cuando la estrella se acerca lo suficiente, el agarre gravitatorio del agujero negro la destroza violentamente y devora descuidadamente sus gases mientras expulsa una intensa radiación.

Estos se denominan “eventos de interrupción de las mareas”. Existe un equilibrio entre la gravedad del agujero negro que atrae la materia estelar y la radiación que expulsa la materia. En otras palabras, los agujeros negros son comedores desordenados. Los astrónomos están utilizando el Hubble para descubrir los detalles de lo que sucede cuando una estrella descarriada se sumerge en el abismo gravitatorio.

El Hubble no puede fotografiar de cerca el caos del evento de marea AT2022dsb, ya que la desfigurada estrella está a casi 300 millones de años luz de distancia en el centro de la galaxia ESO 583-G004. Pero los astrónomos utilizaron la poderosa sensibilidad ultravioleta del Hubble para estudiar la luz de la torturada estrella, que incluye hidrógeno, carbono y más. La espectroscopia proporciona pistas forenses sobre el homicidio del agujero negro.

Los astrónomos han detectado alrededor de 100 eventos de interrupción de mareas alrededor de los agujeros negros utilizando varios telescopios. La NASA informó recientemente que varios de sus observatorios espaciales de alta energía detectaron otro evento de interrupción de mareas de agujeros negros el 1 de marzo de 2021, y sucedió en otra galaxia. A diferencia de las observaciones del Hubble, los datos se recolectaron en luz de rayos X de una corona extremadamente caliente alrededor del agujero negro que se formó después de que la estrella ya se desgarrara.

“Sin embargo, todavía hay muy pocos eventos de mareas que se observan en luz ultravioleta, dado el tiempo de observación. Esto es realmente desafortunado porque hay mucha información que se puede obtener de los espectros ultravioleta”, dijo Emily Engelthaler del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) en Cambridge (Massachusetts). “Estamos entusiasmados porque podemos obtener estos detalles sobre lo que están haciendo los escombros. El evento de marea puede decirnos mucho sobre un agujero negro”. Los cambios en la condición de la estrella condenada se están produciendo en el orden de días o meses.

Para cualquier galaxia dada con un agujero negro supermasivo inactivo en el centro, se estima que la desintegración estelar ocurre solo unas pocas veces cada 100.000 años.

Este evento de aperitivo estelar AT2022dsb fue captado por primera vez el 1 de marzo de 2022 por All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN o “Assassin”), una red de telescopios terrestres que examina el cielo extragaláctico aproximadamente una vez por semana en busca de eventos variables y transitorios que estén dando forma a nuestro universo. Esta colisión energética estuvo lo suficientemente cerca de la Tierra y fue lo suficientemente brillante como para que los astrónomos del Hubble hicieran espectroscopía ultravioleta durante un período de tiempo más largo de lo normal.

“Por lo general, estos eventos son difíciles de observar. Tal vez obtenga algunas observaciones al comienzo de la interrupción cuando es realmente brillante. Nuestro programa es diferente en el sentido que está diseñado para observar algunos eventos de mareas durante un año para ver qué sucede “, dijo Peter Maksym del CfA. “Vimos esto lo suficientemente pronto como para poder observarlo en estas etapas muy intensas de acreción de agujeros negros. Vimos que la tasa de acreción caía a medida que se convertía en un hilo con el tiempo”.

Los datos espectroscópicos del Hubble se interpretan como provenientes de un área de gas muy brillante, caliente y con forma de rosquilla que alguna vez fue la estrella. Esta área es del tamaño del sistema solar y gira alrededor de un agujero negro central.

“Observamos hacia algún lugar en el borde de esa rosquilla. Vemos un viento estelar del agujero negro barriendo la superficie que se proyecta hacia nosotros a velocidades de 20 millones de millas por hora (tres por ciento de la velocidad de la luz), – dijo Maksim. “Realmente todavía estamos pensando en el evento. Trituras la estrella y luego tiene este material que se abre camino hacia el agujero negro. Y entonces tienes modelos en los que crees que sabes lo que está pasando, y luego tienes lo que realmente ves. Este es un lugar emocionante para los científicos: justo en la interfaz de lo conocido y lo desconocido”.

Los resultados se presentaron en la reunión 241 de la American Astronomical Society en Seattle, Washington.

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA. El Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt (Maryland) administra el telescopio. El Space Telescope Science Institute (STScI) en Baltimore (Maryland) lleva a cabo operaciones científicas del Hubble y el Webb. El STScI es operado para la NASA por la Association of Universities for Research in Astronomy, en Washington, D.C.
 
 
Noticia original (en inglés)
Edición: R. Castro.

NGC 346, una de las regiones de formación estelar más dinámicas de las galaxias cercanas, es muy miesteriosa.

NCG 346 se encuentra en la Pequeña Nube de Magallanes (SMC), una galaxia enana cercana a nuestra Vía Láctea. La SMC contiene concentraciones más bajas de elementos más pesados que el hidrógeno o el helio, que los astrónomos llaman metales, en comparación con la Vía Láctea. Dado que los granos de polvo en el espacio están compuestos principalmente de metales, los científicos esperaban que hubiera pequeñas cantidades de polvo y que fuera difícil de detectar. Los nuevos datos del Webb revelan lo contrario.

Los astrónomos exploraron esta región porque las condiciones y la cantidad de metales dentro de la SMC se asemejan a las observadas en galaxias de hace miles de millones de años, durante una era en el universo conocida como “mediodía cósmico”, cuando la formación estelar estaba en su apogeo. Unos 2 a 3 mil millones de años después del Big Bang, las galaxias estaban formando estrellas a un ritmo vertiginoso. Los fuegos artificiales de la formación estelar que ocurrieron entonces todavía dan forma a las galaxias que vemos a nuestro alrededor hoy en día.

“Una galaxia durante el mediodía cósmico no tendría una NGC 346 como la Pequeña Nube de Magallanes; tendría miles” de regiones de formación de estrellas como esta, dijo Margaret Meixner, astrónoma de la Universities Space Research Association e investigadora principal del equipo de investigación. “Pero incluso si NGC 346 es ahora el único cúmulo masivo que forma furiosamente estrellas en su galaxia, nos ofrece una gran oportunidad para investigar las condiciones que existían en el mediodía cósmico”.

Al observar las protoestrellas que aún están en proceso de formación, los investigadores pueden saber si el proceso de formación estelar en el SMC es diferente al que observamos en nuestra propia Vía Láctea. Los estudios infrarrojos anteriores de NGC 346 se han centrado en protoestrellas más pesadas que entre 5 y 8 veces la masa de nuestro Sol. “Con el Webb, podemos investigar protoestrellas de peso más ligero, tan pequeñas como una décima parte de nuestro Sol, para ver si su proceso de formación se ve afectado por el menor contenido de metal”, dijo Olivia Jones del Centro de Tecnología de Astronomía del Reino Unido, Royal Observatory Edinburgh, coinvestigador del programa.

A medida que se forman las estrellas, acumulan gas y polvo, que pueden parecer cintas en las imágenes del Webb, de la nube molecular circundante. El material se acumula en un disco de acreción que alimenta a la protoestrella central. Los astrónomos han detectado gas alrededor de las protoestrellas dentro de NGC 346, pero las observaciones del infrarrojo cercano del Webb marcan la primera vez que también detectan polvo en estos discos.

“Estamos viendo los componentes básicos, no solo de las estrellas, sino también potencialmente de los planetas”, dijo Guido De Marchi, de la Agencia Espacial Europea, coinvestigador del equipo de investigación. “Y dado que la Pequeña Nube de Magallanes tiene un entorno similar al de las galaxias durante el mediodía cósmico, es posible que los planetas rocosos se hayan formado antes en el universo de lo que pensábamos”.

El equipo también tiene observaciones espectroscópicas del instrumento NIRSpec del Webb que continúan analizando. Se espera que estos datos proporcionen nuevos conocimientos sobre el material que se acumula en protoestrellas individuales, así como el entorno que rodea inmediatamente a la protoestrella.

Estos resultados se presentaron el 11 de enero en una conferencia de prensa en la reunión 241 de la American Astronomical Society. Las observaciones se obtuvieron como parte del programa 1227.

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Edición: R. Castro.

El telescopio espacial James Webb de la NASA ha captado imágenes del funcionamiento interno de un disco de polvo que rodea a una estrella enana roja cercana. Estas observaciones representan la primera vez que el disco, previamente conocido, ha sido fotografiado en estas longitudes de onda infrarrojas de luz. También proporcionan pistas sobre la composición del disco.

El sistema estelar en cuestión, AU Microscopii o AU Mic, se encuentra a 32 años luz de distancia en la constelación austral Microscopium. Tiene aproximadamente 23 millones de años, lo que significa que la formación de planetas ha terminado, ya que ese proceso suele tardar menos de 10 millones de años. La estrella tiene dos planetas conocidos, descubiertos por otros telescopios. El disco de escombros polvoriento que queda es el resultado de colisiones entre planetesimales sobrantes, un equivalente más masivo del polvo en nuestro sistema solar que crea un fenómeno conocido como luz zodiacal.

“Un disco de escombros se repone continuamente por colisiones de planetesimales. Al estudiarlo, obtenemos una ventana única a la historia dinámica reciente de este sistema”, dijo Kellen Lawson del Goddard Space Flight Center de la NASA, autor principal del estudio y miembro del equipo de investigación que estudió AU Mic.

“Este sistema es uno de los pocos ejemplos de una estrella joven, con exoplanetas conocidos y un disco de escombros que está lo suficientemente cerca y lo suficientemente brillante como para estudiarlo de manera holística utilizando los instrumentos excepcionalmente poderosos del Webb”, dijo Josh Schlieder del Goddard Space Flight Center de la NASA quien es investigador principal del programa de observación y coautor del estudio.

El equipo usó la cámara de infrarrojo cercano del Webb (NIRCam) para estudiar AU Mic. Con la ayuda del coronógrafo de NIRCam, que bloquea la luz intensa de la estrella central, pudieron estudiar la región muy cercana a la estrella. Las imágenes de NIRCam permitieron a los investigadores rastrear el disco tan cerca de la estrella como 5 unidades astronómicas (740 millones de kilómetros), el equivalente a la órbita de Júpiter en nuestro sistema solar.

“Nuestra primera mirada a los datos superó con creces las expectativas. Fue más detallado de lo que esperábamos. Era más brillante de lo que esperábamos. Detectamos el disco más cerca de lo que esperábamos. Esperamos que a medida que profundicemos, habrá más sorpresas que no habíamos previsto”, afirmó Schlieder.

El programa de observación obtuvo imágenes en longitudes de onda de 3,56 y 4,44 micras. El equipo descubrió que el disco era más brillante en la longitud de onda más corta, o “más azul”, lo que probablemente significa que contiene una gran cantidad de polvo fino que es más eficiente para dispersar longitudes de onda de luz más cortas. Este hallazgo es consistente con los resultados de estudios previos, que encontraron que la presión de radiación de AU Mic, a diferencia de la de estrellas más masivas, no sería lo suficientemente fuerte como para expulsar polvo fino del disco.

Si bien la detección del disco es importante, el objetivo final del equipo es buscar planetas gigantes en órbitas amplias, similares a Júpiter, Saturno o los gigantes de hielo de nuestro sistema solar. Tales planetas son muy difíciles de detectar alrededor de estrellas distantes utilizando los métodos de tránsito o de velocidad radial.

“Esta es la primera vez que realmente tenemos sensibilidad para observar directamente planetas con órbitas anchas que tienen una masa significativamente menor que Júpiter y Saturno. Este es realmente un territorio nuevo e inexplorado en términos de imágenes directas alrededor de estrellas de baja masa”, explicó Lawson.

Estos resultados se presentaron ayer en una conferencia de prensa en la reunión 241 de la American Astronomical Society. Las observaciones se obtuvieron como parte del programa 1184 de tiempo garantizado del Webb.

El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, mirará más allá de exoplanetas y explorará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. El Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus colaboradores, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).

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Edición: R. Castro.

Los científicos de la misión Parker Solar Probe de la NASA han descubierto nuevas e importantes pistas sobre los orígenes del viento solar, una corriente continua de partículas cargadas, liberadas por el Sol, que llena el sistema solar.

Las observaciones de múltiples observatorios espaciales y terrestres muestran que el viento solar podría ser alimentado en gran medida por chorros a pequeña escala, o “jetlets”, en la base de la corona, la atmósfera superior del Sol. Este hallazgo está ayudando a los científicos a comprender mejor el misterio, desde hace 60 años, de que es lo que calienta y acelera el viento solar.

“Estos nuevos datos nos muestran cómo se pone en marcha el viento solar en su origen”, dijo Nour Raouafi, líder del estudio y científico del proyecto Parker Solar Probe en el ohns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) en Laurel (Maryland). “Puedes ver el flujo del viento solar que se eleva desde pequeños chorros de plasma de un millón de grados por toda la base de la corona. Estos hallazgos tendrán un gran impacto en nuestra comprensión del calentamiento y la aceleración del plasma del viento solar y coronal”.

Estudiar el viento solar es fundamental para nuestra comprensión de nuestro sistema solar y otros en todo el universo, y es el principal objetivo científico de la misión Parker Solar Probe. Hecho de electrones, protones e iones más pesados, el viento solar recorre el sistema solar a aproximadamente 1,5 millones de kilómetros por hora. Cuando el viento solar interactúa con el campo magnético de la Tierra, puede crear impresionantes auroras, así como interrupciones en los sistemas de comunicaciones y GPS. Con el tiempo, el viento solar y los vientos estelares en otros sistemas solares también pueden afectar a la composición y evolución de las atmósferas planetarias, incluso influyendo en el potencial de habitabilidad de los planetas.

En la Tierra, el viento solar suele ser una brisa constante. Por lo tanto, los científicos han estado buscando una fuente constante en el Sol que pueda alimentar continuamente el viento solar. Sin embargo, los nuevos hallazgos, aceptados para su publicación en el Astrophysical Journal y publicados en ArXiv, muestran que el viento solar podría estar en gran parte energizado y alimentado por chorros individuales que entran en erupción de forma intermitente en la parte inferior de la corona. Aunque cada jetlet es relativamente pequeño, solo unos cientos de kilómetros de largo, su energía y masa colectivas podrían ser suficientes para crear el viento solar.

“Este resultado implica que, esencialmente, todo el viento solar probablemente se libere de manera intermitente, convirtiéndose en un flujo constante de la misma manera que los aplausos individuales en un auditorio se convierten en un rugido constante mientras la audiencia aplaude”, dijo Craig DeForest, físico solar en el Southwest Research Institute en Boulder (Colorado) y coautor del nuevo artículo. “Esto cambia el paradigma de cómo pensamos sobre ciertos aspectos del viento solar”.

Se sabe que los jetlets, que se observaron por primera vez hace más de una década, son causados por un proceso conocido como reconexión magnética, que ocurre cuando las líneas del campo magnético se enredan y se realinean explosivamente. La reconexión es un proceso común en los gases cargados llamados plasmas y se encuentra en todo el universo desde el Sol hasta el espacio cercano a la Tierra y alrededor de los agujeros negros. En la corona solar, la reconexión crea estos chorros de plasma de corta duración que pasan energía y material a la corona superior, que escapa a través del sistema solar como viento solar.

Para estudiar los jetlets y los campos magnéticos, los científicos utilizaron principalmente observaciones del Solar Dynamics Observatory (SDO) y el instrumento Solar Ultraviolet Imager (GOES-R/SUVI) de la serie Geostationary Operational Environmental Satellite-R, así como datos de campos magnéticos de alta resolución del Telescopio Solar Goode en el Observatorio Solar Big Bear (en California). Todo el estudio fue impulsado por un fenómeno observado por primera vez por Parker Solar Probe llamado retroceso: estructuras magnéticas en zig-zag en el viento solar. La combinación de observaciones desde muchos puntos de vista, junto con la alta resolución de esas vistas y las observaciones de cerca de Parker Solar Probe, ayudaron a los científicos a comprender el comportamiento colectivo de los chorros.

“Anteriormente, no pudimos detectar suficientes eventos de este tipo para explicar la cantidad observada de masa y energía que fluye desde el Sol”, dijo Judy Karpen, coautora del artículo y heliofísica en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt (Maryland). “Pero la resolución mejorada de las observaciones y el procesamiento meticuloso de los datos permitieron los nuevos hallazgos”.

Las observaciones mostraron que los chorros están presentes en la atmósfera solar inferior en todo el Sol. Esto los convierte en un impulsor constante del viento solar, a diferencia de otros fenómenos que aumentan y disminuyen con el ciclo de actividad solar de 11 años, como las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal. Además, los científicos calcularon que la energía y la masa producidas por los chorros podrían proporcionar la mayor parte, si no toda, la cantidad de energía y masa observada en el viento solar.

El viento solar fue propuesto por primera vez a fines de la década de 1950 por el científico Eugene Parker, homónimo de la Parker Solar Probe. En 1988, Parker propuso que la corona podría calentarse mediante “nanollamaradas”, pequeñas explosiones en la atmósfera solar. La teoría de Parker finalmente se convirtió en la principal candidata para explicar el calentamiento y la aceleración del viento solar.

“Los pequeños eventos de reconexión que observamos son, en cierto modo, lo que Eugene Parker propuso hace más de tres décadas”, dijo Raouafi. “Estoy convencido de que estamos en el camino correcto para comprender el viento solar y el calentamiento coronal”.

Las observaciones continuas de la Parker Solar Probe y otros instrumentos como el Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere, o PUNCH, y el Telescopio Solar Daniel K. Inouye, ayudarán a los científicos a confirmar si los jetlets son la fuente principal del viento solar.

“Los hallazgos facilitan mucho la explicación de cómo se acelera y calienta el viento solar”, dijo DeForest. “Todavía no hemos terminado con el rompecabezas, pero este es un gran paso adelante para comprender un misterio central de la física solar”.

Parker Solar Probe se desarrolló como parte del programa Living With a Star de la NASA para explorar aspectos del sistema Sol-Tierra que afectan directamente a la vida y a la sociedad. El programa Living With a Star es administrado por el Goddard Space Flight Center de la agencia en Greenbelt (Maryland), para la Science Mission Directorate de la NASA (en Washington). El Johns Hopkins Applied Physics Laboratory diseñó, construyó, administra y opera la nave espacial.

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Edición: R. Castro.

Se han encontrado cientos de agujeros negros previamente ocultos utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Este resultado ayuda a dar a los astrónomos un censo más preciso de los agujeros negros en el universo.

Los agujeros negros de este nuevo estudio son del tipo supermasivo que contienen millones o incluso miles de millones de veces la masa del Sol. Si bien los astrónomos piensan que casi todas las galaxias grandes albergan agujeros negros gigantes en sus centros, solo algunos de los agujeros negros atraerán activamente material que es el proceso que produce radiación, y algunos quedarán “enterrados” bajo el polvo y el gas.

Al combinar datos del Chandra Source Catalog (un archivo público que incluye cientos de miles de fuentes de rayos X detectadas por el observatorio durante sus primeros 15 años) y datos ópticos del Sloan Digital Sky Survey (SDSS), un equipo de astrónomos pudo identificar cientos de agujeros negros que previamente habían estado ocultos. Se encuentran en galaxias no identificadas previamente que contienen cuásares, objetos extremadamente brillantes con agujeros negros supermasivos de rápido crecimiento.

“Los astrónomos ya han identificado una gran cantidad de agujeros negros, pero muchos siguen siendo esquivos”, dijo Dong-Woo Kim del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), quien dirigió el estudio. “Nuestra investigación ha descubierto una población que faltaba y nos ayudó a comprender cómo se están comportando”.

Durante aproximadamente 40 años, los científicos han estudiado galaxias que parecen normales a la luz óptica, con luz de estrellas y gas, sin las firmas ópticas distintivas de un cuásar, pero que brillan intensamente en rayos X. Se refieren a estos objetos como “galaxias ópticamente normales brillantes de rayos X” o “XBONG”.

Al revisar sistemáticamente el catálogo de fuentes de Chandra y compararlo con los datos ópticos de SDSS, los investigadores identificaron 817 candidatos a XBONG, más de diez veces el número conocido antes de que Chandra estuviera en funcionamiento. Las imágenes nítidas de Chandra, que coinciden con la calidad de las de SDSS, y la gran cantidad de datos en el Catálogo de fuentes de Chandra, hicieron posible detectar tantos candidatos a XBONG. Un estudio adicional reveló que aproximadamente la mitad de estos XBONG representan una población de agujeros negros previamente ocultos.

“Estos resultados muestran cuán poderoso es comparar los tesoros de datos ópticos y de rayos X”, dijo la coautora Amanda Malnati, estudiante de pregrado en Smith College en Northampton (Massachusetts). “El catálogo de fuentes de Chandra es un tesoro en crecimiento que ayudará a los astrónomos a hacer descubrimientos en los años venideros”.

Los rayos X son particularmente útiles para buscar agujeros negros de rápido crecimiento porque el material que gira a su alrededor se sobrecalienta a millones de grados y brilla intensamente en las longitudes de onda de los rayos X. Una envoltura gruesa de gas y polvo que rodea un agujero negro bloqueará la mayor parte o la totalidad de la luz en longitudes de onda ópticas. Sin embargo, los rayos X atraviesan la envoltura mucho más fácilmente, pudiendo Chandra detectarlos.

Después de estudiar la cantidad de rayos X detectados a diferentes energías para cada fuente, el equipo concluyó que aproximadamente la mitad de los candidatos a XBONG involucran fuentes de rayos X que están “enterradas” bajo gas espeso porque se detectaron cantidades relativamente pequeñas de rayos X de baja energía. Dichos rayos X son bloqueados más fácilmente por las capas de gas circundante que por los de mayor energía.

Estas fuentes de rayos X son tan brillantes que casi todas deben provenir del material que rodea los agujeros negros supermasivos de rápido crecimiento. Los datos del Wide-Field Infrared Survey Explorer de la NASA proporcionan más evidencia de que aproximadamente la mitad de los XBONG están “enterrados”, formando agujeros negros supermasivos. Estos agujeros negros varían en distancias entre 550 millones y 7,8 mil millones de años luz de la Tierra.

“No todos los días puedes decir que descubriste un agujero negro”, dijo la coautora Alyssa Cassity, estudiante de posgrado en la Universidad de Columbia Británica, “así que es muy emocionante darte cuenta de que hemos descubierto cientos de ellos”.

La explicación de los XBONG que no están “enterrados” debajo del gas espeso es menos clara. Alrededor de 100 de las fuentes de rayos X pueden no ser puntos únicos de fuentes de rayos X, sino que aparecen dispersas. Algunos de estos pueden ser galaxias en grupos o cúmulos previamente no identificados, que se sabe que contienen grandes cantidades de gas caliente que emite rayos X. No más del 20% de los XBONG se pueden clasificar de esta manera. El 30% restante puede contener algunos agujeros negros supermasivos ubicados en galaxias donde las señales ópticas de los agujeros negros supermasivos se diluyen con la luz relativamente brillante de las estrellas. Los científicos necesitarán realizar más inverstigación para resolver la verdadera naturaleza de estos XBONG.

Dong-Woo Kim presentó estos resultados en la reunión número 241 de la American Astronomical Society en Seattle, WA.

El Marshall Space Flight Center de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Smithsonian Astrophysical Observatory controla las operaciones científicas desde Cambridge (Massachusetts) y las operaciones de vuelo desde Burlington (Massachusetts).

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Edición: R. Castro.

Por primera vez, los investigadores usando el Telescopio Espacial James Webb de la NASA, han confirmado un exoplaneta, un planeta que orbita alrededor de otra estrella. Clasificado formalmente como LHS 475 b, el planeta tiene casi exactamente el mismo tamaño que el nuestro, el 99% del diámetro de la Tierra. El equipo de investigación está dirigido por Kevin Stevenson y Jacob Lustig-Yaeger, ambos del Applied Physics Laboratory de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland.

El equipo eligió observar este objetivo con el Webb después de revisar cuidadosamente los objetivos de interés del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, que insinuaba la existencia del planeta. El espectrógrafo de infrarrojo cercano del Webb (NIRSpec) capturó el planeta de manera fácil y clara con solo dos observaciones de tránsito. “No hay duda de que el planeta está ahí. Los datos prístinos del Webb lo validan”, dijo Lustig-Yaeger. “El hecho de que también sea un planeta pequeño y rocoso es impresionante para el observatorio”, añadió Stevenson.

“Estos primeros resultados de observación de un planeta rocoso del tamaño de la Tierra abren la puerta a muchas futuras posibilidades de estudiar atmósferas de planetas rocosos con el Webb”, coincidió Mark Clampin, director de la Astrophysics Division en la sede de la NASA en Washington. “El Webb nos acerca cada vez más a una nueva comprensión de los planetas similares a la Tierra fuera de nuestro sistema solar, y la misión apenas acaba de comenzar”.

Entre todos los telescopios operativos, solo el Webb es capaz de caracterizar las atmósferas de exoplanetas del tamaño de la Tierra. El equipo intentó evaluar qué hay en la atmósfera del planeta analizando su espectro de transmisión. Aunque los datos muestran que se trata de un planeta terrestre del tamaño de la Tierra, aún no saben si tiene atmósfera. “Los datos del observatorio son hermosos”, dijo Erin May, también del Applied Physics Laboratory de la Universidad Johns Hopkins. “El telescopio es tan sensible que puede detectar fácilmente una variedad de moléculas, pero aún no podemos sacar conclusiones definitivas sobre la atmósfera del planeta”.

Aunque el equipo no puede concluir lo que está presente, lo que si pueden decir lo es que no está presente. “Hay algunas atmósferas de tipo terrestre que podemos descartar”, explicó Lustig-Yaeger. “No puede tener una atmósfera espesa dominada por metano, similar a la de la luna Titán de Saturno”.

El equipo también señala que, si bien es posible que el planeta no tenga atmósfera, hay algunas composiciones atmosféricas que no se han descartado, como una atmósfera de dióxido de carbono puro. “En contra de la intuición, una atmósfera 100% de dióxido de carbono es mucho más compacta por lo que se vuelve muy difícil de detectar”, dijo Lustig-Yaeger. Se requieren mediciones aún más precisas para que el equipo distinga una atmósfera de dióxido de carbono puro de ninguna atmósfera. Los investigadores están preparados para obtener más espectros con las próximas observaciones que se llevarán a cabo este verano.

El Webb también reveló que el planeta es unos cientos de grados más cálido que la Tierra, por lo que si se detectan nubes, los investigadores pueden concluir que el planeta se parezca más a Venus, que tiene una atmósfera de dióxido de carbono y está perpetuamente envuelto en gruesas nubes. “Estamos a la vanguardia en el estudio de exoplanetas pequeños y rocosos”, dijo Lustig-Yaeger. “Apenas hemos comenzado a arañar la superficie de cómo podrían ser sus atmósferas”.

Los investigadores también confirmaron que el planeta completa una órbita en solo dos días, información que fue revelada casi instantáneamente por la precisa curva de luz del Webb. Aunque LHS 475 b está más cerca de su estrella que cualquier otro planeta de nuestro sistema solar, su estrella enana roja tiene menos de la mitad de la temperatura del Sol, por lo que los investigadores sostienen que aún podría tener una atmósfera.

Los hallazgos de los investigadores han abierto las posibilidades de identificar planetas del tamaño de la Tierra que orbitan estrellas enanas rojas más pequeñas. “Esta confirmación de planeta rocoso destaca la precisión de los instrumentos de la misión”, dijo Stevenson. “Y es solo el primero de muchos descubrimientos que hará”. Lustig-Yaeger estuvo de acuerdo. “Con este telescopio, los exoplanetas rocosos son la nueva frontera”.

LHS 475 b está relativamente cerca, a solo 41 años luz de distancia, en la constelación de Octans.

Los resultados del equipo se presentaron en una conferencia de prensa de la American Astronomical Society (AAS), el miércoles, 11 de enero de 2023.

El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. El Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, observará exoplanetas y explorará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. El Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).

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Edición: R. Castro.

La región más grande y brillante de formación de estrellas en el Grupo Local de galaxias, incluida la Vía Láctea, se llama 30 Doradus (o, de manera informal, la Nebulosa de la Tarántula). Situada en la Gran Nube de Magallanes, una pequeña galaxia vecina de la Vía Láctea, 30 Doradus ha sido estudiada durante mucho tiempo por astrónomos cuyo objetivo es comprender mejor cómo nacen y evolucionan estrellas como el Sol.

El Observatorio de rayos X Chandra de la NASA ha observado con frecuencia 30 Doradus durante la vida útil de la misión, a menudo bajo la dirección de la Dra. Leisa Townsley, quien falleció en el verano de 2022. Estos datos continuarán siendo recopilados y analizados, brindando oportunidades para que científicos ahora y en el futuro puedan aprender más sobre la formación de estrellas y sus procesos relacionados.

Esta nueva imagen compuesta combina los datos de rayos X de las observaciones de Chandra de 30 Doradus con una imagen infrarroja del Telescopio Espacial James Webb de la NASA que se lanzó en el otoño de 2022. Los rayos X (azul real y púrpura) revelan gas que ha sido calentado a millones de grados por ondas de choque, similares a los estampidos sónicos de los aviones, generadas por los vientos de estrellas masivas. Los datos de Chandra también identifican los restos de las explosiones de supernovas, que finalmente enviarán elementos importantes como el oxígeno y el carbono al espacio, donde se convertirán en parte de la próxima generación de estrellas.

Los datos infrarrojos del JWST (rojo, naranja, verde y azul claro) muestran espectaculares bordes- de gas más frío que proporcionan la materia prima para futuras estrellas. La vista de JWST también revela “protoestrellas”, es decir, estrellas en su infancia encendiendo sus motores estelares. La composición química de 30 Doradus es diferente de la mayoría de las nebulosas que se encuentran en la Vía Láctea. En cambio, representa las condiciones que existieron en nuestra galaxia hace varios miles de millones de años cuando las estrellas se formaban a un ritmo mucho más rápido de lo que ven hoy los astrónomos. Esto, combinado con su relativa proximidad y brillo, significa que 30 Doradus brinda a los científicos la oportunidad de aprender más sobre cómo se formaron las estrellas en nuestra galaxia en el pasado lejano.

El Marshall Space Flight Center de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Smithsonian Astrophysical Observatory controla las operaciones científicas desde Cambridge (Massachusetts), y las operaciones de vuelo desde Burlington (Massachusetts).

El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. El Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, mirará más allá de planetas distantes alrededor de otras estrellas y explorará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. El Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus colaboradores, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.

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Edición: R. Castro.

Los aminoácidos forman millones de proteínas que impulsan los engranajes químicos de la vida, incluidas las funciones corporales esenciales en los animales. Debido a la relación de los aminoácidos con los seres vivos, los científicos están ansiosos por comprender los orígenes de estas moléculas. Después de todo, los aminoácidos pueden haber ayudado a generar vida en la Tierra después de haber llegado aquí hace unos 4 mil millones de años mediante pedazos de asteroides o cometas.

Pero si es así, ¿se produjeron aminoácidos dentro de asteroides o cometas? ¿O los ingredientes crudos de la vida vinieron intactos de la nube molecular interestelar de hielo, gas y polvo que formó nuestro sistema solar y muchos otros?

Si los aminoácidos se formaran en nuestro sistema solar, entonces la vida podría ser única aquí. Pero si provinieran de una nube interestelar, estos precursores de la vida también podrían haberse extendido a otros sistemas solares.

Los científicos del Goddard Space Flight Center de la NASA (en Greenbelt, Maryland) buscaron explorar cómo los aminoácidos y las aminas, sus primos químicos, pueden haberse formado simulando una mini evolución cósmica en el laboratorio. Los investigadores hicieron hielos como los que se encuentran en las nubes interestelares, los bombardearon con radiación y luego expusieron el material sobrante, que incluía aminas y aminoácidos, al agua y al calor para replicar las condiciones que habrían experimentado dentro de los asteroides.

“Lo importante es que los componentes básicos de la vida tienen un fuerte vínculo no solo con los procesos en el asteroide, sino también con los de la nube interestelar madre”, dijo Danna Qasim, quien trabajó en este experimento mientras era estudiante posdoctoral en el Goddard de 2020 a 2022. Qasim ahora es científica investigadora en el Southwest Research Institute (en San Antonio) y autora principal de un estudio publicado el 9 de enero en la revista ACS Earth and Space Chemistry.

Para su estudio, Qasim y sus colegas hicieron hielo a partir de moléculas que los telescopios han detectado comúnmente en las nubes interestelares, como agua, metanol, dióxido de carbono y amoníaco. Luego, utilizando un acelerador de partículas Van de Graaff en el Goddard, aplicaron protones de alta energía en los hielos para imitar la radiación cósmica que los hielos habrían experimentado en una nube molecular. El proceso de radiación rompió moléculas simples. Esas moléculas se recombinaron en aminas y aminoácidos más complejos, como la etilamina y la glicina. Los aminoácidos quedaron en residuos pegajosos.

“Esperamos que estos residuos de la nube interestelar se transfieran al disco protoplanetario que crea un sistema solar, incluidos los asteroides”, dijo Qasim.

Luego realizaron las simulaciones de asteroides. Al sumergir los residuos en tubos de agua y calentarlos a diferentes temperaturas y por diferentes tiempos, los científicos replicaron las condiciones dentro de algunos asteroides hace miles de millones de años, llamadas “alteración acuosa”. Posteriormente, analizaron los efectos que estas condiciones cálidas y acuosas tenían en las moléculas.

Descubrieron que los tipos de aminas y aminoácidos creados en los hielos interestelares de laboratorio, y sus proporciones, se mantuvieron constantes independientemente de las condiciones del asteroide. Esto implica que las aminas y los aminoácidos pueden permanecer intactos mientras migran de la nube interestelar a un asteroide. Pero cada molécula reaccionó de manera diferente a las condiciones de cada asteroide dependiendo de cuánto calor aplicaron los investigadores y durante cuánto tiempo. Los niveles de glicina se duplicaron después de 7 días de simulaciones de asteroides, por ejemplo, mientras que los niveles de etilamina apenas fluctuaron.

Muchos otros científicos han creado hielos interestelares y los han llenado de radiación. Al igual que el equipo de Goddard, también descubrieron que este proceso crea aminas y aminoácidos. Pero el conjunto de compuestos producidos en los laboratorios no coincide con el conjunto detectado en los meteoritos. Los meteoritos son piezas de asteroides y, tal vez, cometas que los científicos pueden encontrar en la superficie de la Tierra y trasladar al laboratorio para realizar pruebas.

Qasim y sus colegas querían investigar esta discrepancia, por lo que diseñaron un experimento, el primero en añadir simulaciones de asteroides al experimento del hielo. El proceso comenzó con una idea de Christopher Materese, un científico investigador del Goddard que fue el investigador principal de este proyecto. Materese se preguntó si las condiciones de los asteroides eran el eslabón perdido entre el hielo interestelar hecho en el laboratorio y las composiciones de meteoritos.

“Los experimentos de laboratorio centrados únicamente en la irradiación de hielo no capturan completamente la realidad de la química experimentada por estos compuestos”, dijo Materese. “Entonces, parte del objetivo de este trabajo era ver si podíamos cerrar esa brecha”.

El equipo de investigación aún no lo ha conseguido. Descubrieron que incluso después de simular las condiciones de los asteroides, las aminas y los aminoácidos que producían aún no coincidían con los de los meteoritos.

Esto podría estar sucediendo por una variedad de razones. Una de ellas tiene que ver con la posible contaminación. Debido a que los meteoritos caen a través de la atmósfera de la Tierra y pasan algún tiempo en la superficie antes de ser recogidos, es posible que su composición química cambie y no refleje perfectamente la de los asteroides de los que provienen. Pero los científicos podrán abordar este problema con muestras prístinas del asteroide Bennu, que actualmente están siendo transportadas a la Tierra por la nave espacial OSIRIS-REx de la NASA con fecha de llegada a la superficie de nuestro planeta el 24 de septiembre de 2023. Los científicos también mejorarán sus experimentos con hielo después de que el Telescopio Espacial James Webb de la NASA brinde información detallada sobre los tipos de hielo que forman las nubes moleculares interestelares.

“Aún no hemos llegado al final de este trabajo, todavía tenemos más por hacer”, dijo Materese.

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Edición: R. Castro.

Usando datos del Transiting Exoplanet Survey Satellite de la NASA, los científicos han identificado un exoplaneta del tamaño de la Tierra, llamado TOI 700 e, que orbita dentro de la zona de habitabilidad de su estrella, el rango de distancias donde el agua líquida podría estar presente en la superficie de un planeta. El tamaño del planeta es el 95% del de la Tierra y probablemente sea rocoso.

Los astrónomos descubrieron previamente tres planetas en este sistema, llamados TOI 700 b, c y d. El planeta d también orbita en la zona habitable. Pero los científicos necesitaron un año más de observaciones con el TESS para descubrir TOI 700 e.

“Este es uno de los pocos sistemas con múltiples planetas pequeños en zona de habitabilidad que conocemos”, dijo Emily Gilbert, becaria postdoctoral en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA (en el sur de California), quien dirigió el trabajo. “Eso hace que el sistema TOI 700 sea una perspectiva emocionante para un seguimiento adicional. El planeta e es aproximadamente un 10 % más pequeño que el planeta d, por lo que el sistema también muestra cómo las observaciones adicionales de TESS nos ayudan a encontrar planetas cada vez más pequeños”.

Gilbert presentó el resultado en nombre de su equipo en la reunión número 241 de la American Astronomical Society, en Seattle. The Astrophysical Journal Letters aceptó un artículo sobre el planeta recién descubierto.

TOI 700 es una pequeña y fría estrella enana M ubicada a unos 100 años luz de distancia en la constelación austral de Dorado. En 2020, Gilbert y otros anunciaron el descubrimiento del planeta d (del tamaño de la Tierra) en la zona de habitabilidad, que se encuentra en una órbita de 37 días, junto con otros dos planetas.

El planeta más interno, TOI 700 b, tiene aproximadamente el 90% del tamaño de la Tierra y orbita la estrella cada 10 días. TOI 700 c es más de 2,5 veces más grande que la Tierra y completa una órbita cada 16 días. Es probable que los planetas estén bloqueados por mareas, lo que significa que giran solo una vez por órbita, de modo que un lado siempre mira hacia la estrella, al igual que un lado de la Luna siempre apunta hacia la Tierra.

TESS monitorea grandes franjas del cielo, llamadas sectores, durante aproximadamente 27 días. Estas largas observaciones le permiten al satélite rastrear los cambios que se producen en el brillo estelar causados por un planeta que cruza frente a su estrella desde nuestra perspectiva, un evento llamado tránsito. La misión utilizó esta estrategia para observar el cielo del sur a partir de 2018, antes de pasar al cielo del norte. En 2020, regresó al cielo del sur para realizar más observaciones. El año adicional de datos permitió al equipo afinar los tamaños de los planetas, que son aproximadamente un 10% más pequeños que los cálculos iniciales.

“Si la estrella estuviera un poco más cerca o el planeta fuese un poco más grande, podríamos haber detectado TOI 700 e en el primer año de datos de TESS”, dijo Ben Hord, candidato a doctorado en la Universidad de Maryland, College Park, e investigador graduado en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt (Maryland). “Pero la señal era tan débil que necesitábamos un año adicional de observaciones de tránsito para identificarla”.

TOI 700 e, que también puede estar bloqueado por mareas, tarda 28 días en orbitar su estrella, colocando al planeta e entre los planetas c y d en la llamada zona habitable optimista.

Los científicos definen la zona habitable optimista como el rango de distancias desde una estrella donde el agua superficial líquida podría estar presente en algún momento de la historia de un planeta. Esta área se extiende a ambos lados de la zona habitable conservadora, el rango donde los investigadores suponen que podría existir agua líquida durante la mayor parte de la vida del planeta. TOI 700 d orbita en esta región.

Encontrar otros sistemas con planetas del tamaño de la Tierra en esta región ayuda a los científicos planetarios a aprender más sobre la historia de nuestro propio sistema solar.

“El estudio de seguimiento del sistema TOI 700 con observatorios espaciales y terrestres está en curso”, dijo Gilbert, “y puede arrojar más información sobre este raro sistema”.

“TESS acaba de completar su segundo año de observaciones del cielo del norte”, dijo Allison Youngblood, astrofísica investigadora y científica adjunta del proyecto TESS en Goddard. “Esperamos con interés los otros descubrimientos emocionantes ocultos en el tesoro de datos de la misión”.

TESS es una misión Astrophysics Explorer de la NASA dirigida y operada por el Instituto de Tecnología de Massachusetts (en Cambridge, Massachusetts), y administrada por el Goddard Space Flight Center de la NASA. Además colaboran: Northrop Grumman, con sede en Falls Church, (Virginia), el Ames Research Center de la NASA (en el Silicon Valley de California), el Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (en Cambridge, Massachusetts), MIT’s Lincoln Laboratory, y el Space Telescope Science Institute (en Baltimore). Más de una docena de universidades, institutos de investigación y observatorios de todo el mundo participan en la misión.

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Edición: R. Castro.

Un nuevo análisis de galaxias distantes fotografiadas por el telescopio espacial James Webb de la NASA muestra que son extremadamente jóvenes y comparten algunas similitudes notables con los “guisantes verdes”, una clase rara de galaxias pequeñas ubicadas en nuestro vecindario cósmico.

“Con las huellas dactilares químicas detalladas de estas primeras galaxias, vemos que incluyen lo que podría ser la galaxia más primitiva identificada hasta ahora. Al mismo tiempo, podemos conectar estas galaxias desde el amanecer del universo con otras similares cercanas, que podemos estudiar con mucho más detalle”, dijo James Rhoads, astrofísico del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt (Maryland), quien presentó los hallazgos en la reunión 241 de la American Astronomical Society en Seattle.

Un artículo que describe los resultados, dirigido por Rhoads, se publicó el 3 de enero en The Astrophysical Journal Letters.

Las galaxias “guisantes” fueron descubiertas y nombradas en 2009 por voluntarios que participaron en Galaxy Zoo, un proyecto en el que científicos aficionados ayudan a clasificar galaxias en imágenes, comenzando con las del Sloan Digital Sky Survey. Los “guisantes” se destacaron como puntos pequeños, redondos y sin resolver con un tono claramente verde, como consecuencia tanto de los colores asignados a los diferentes filtros en las imágenes compuestas de la observación como de una propiedad de las propias galaxias.

Los colores de la galaxia son inusuales porque una fracción considerable de su luz proviene de nubes de gas que brillan intensamente. Los gases emiten luz en longitudes de onda específicas, a diferencia de las estrellas, que producen un espectro de color continuo similar al del arco iris. Estas galaxias también son bastante compactas, por lo general solo tienen unos 5.000 años luz de diámetro o aproximadamente el 5% del tamaño de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

“Los “guisantes” pueden ser pequeños, pero su actividad de formación de estrellas es inusualmente intensa para su tamaño, por lo que producen luz ultravioleta brillante”, dijo Keunho Kim, investigador postdoctoral en la Universidad de Cincinnati y miembro del equipo de análisis. “Gracias a las imágenes ultravioleta de los “guisantes verdes” del Hubble y la investigación terrestre sobre las primeras galaxias con formación de estrellas, está claro que ambos comparten esta propiedad”.

En julio de 2022, la NASA y sus socios en la misión del Webb lanzaron la imagen infrarroja más profunda y nítida del universo distante jamás vista, capturando miles de galaxias dentro y detrás de un cúmulo conocido como SMACS 0723. La masa del cúmulo lo convierte en una lente gravitacional, que magnifica y distorsiona la apariencia de las galaxias de fondo. Entre las galaxias más débiles detrás del cúmulo había un trío de objetos infrarrojos compactos que parecían ser parientes lejanos de los “guisantes verdes”. La más distante de estas tres galaxias se amplió unas 10 veces, suponiendo una ayuda significativa apoyando las capacidades sin precedentes del telescopio.

El Webb hizo más que obtener imágenes del cúmulo, su instrumento: Espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) también capturó los espectros de galaxias seleccionadas de la zona. Cuando Rhoads y sus colegas examinaron estas medidas y las corrigieron por el tramo de longitud de onda resultante de la expansión del espacio, vieron que los rasgos característicos emitidos por el oxígeno, el hidrógeno y el neón se alineaban en un parecido sorprendente con los que se ven en los “guisantes” cercanos.

Además, los espectros del Webb permitieron, por primera vez, medir la cantidad de oxígeno en estas galaxias del amanecer cósmico.

A medida que las estrellas producen energía, transmutan elementos más livianos como el hidrógeno y el helio en otros más pesados. Cuando las estrellas explotan o pierden sus capas externas al final de su vida, estos elementos más pesados se incorporan al gas que forma las próximas generaciones estelares y el proceso continúa. A lo largo de la historia cósmica, las estrellas han enriquecido constantemente el universo.

Dos de las galaxias que ha observado el Webb contienen oxígeno en un aproximadamente 20% del nivel de nuestra Vía Láctea. Se asemejan a las típicas “guisantes verdes”, que sin embargo constituyen menos del 0,1% de las galaxias cercanas observadas por el estudio Sloan. La tercera galaxia estudiada es aún más inusual.

“Estamos viendo estos objetos tal como existían hace 13.100 millones de años, cuando el universo tenía aproximadamente el 5% de su edad actual”, dijo el investigador de Goddard, Sangeeta Malhotra. “Y vemos que son galaxias jóvenes en todos los sentidos, llenas de estrellas jóvenes y gas brillante que contiene pocos productos químicos reciclados de estrellas anteriores. De hecho, uno de ellos contiene solo el 2% del oxígeno de una galaxia como la nuestra y podría ser la galaxia químicamente más primitiva identificada hasta ahora”.

NIRSpec fue construido para la ESA (Agencia Espacial Europea) por Airbus Industries. Su conjunto de casi medio millón de microobturadores (puertas diminutas que se pueden abrir o cerrar para dejar pasar o bloquear la luz) le permite capturar espectros de hasta 100 objetos individuales a la vez. La matriz de microobturadores y los subsistemas detectores fueron fabricados por la NASA.

El Telescopio Espacial James Webb, una misión internacional dirigida por la NASA con sus socios la ESA y la CSA (Agencia Espacial Canadiense), es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. NASA Headquarters supervisa la misión para la Science Mission Directorate de la agencia. El Goddard Space Flight Center de la NASA administra el Webb para la agencia y supervisa el trabajo en la misión realizada por el Space Telescope Science Institute, Northrop Grumman y otros socios de la misión. Además de Goddard, varios centros de la NASA contribuyeron al proyecto, incluido el Johnson Space Center de la agencia (en Houston), el Jet Propulsion Laboratory (en el sur de California), el Marshall Space Flight Center (en Huntsville, Alabama), el Ames Research Center (en Silicon Valley, California) y otros.

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Edición: R. Castro.