La cámara avanzada para encuestas del Hubble celebra 20 años de descubrimiento
Hoy se cumple el vigésimo aniversario de la Cámara Avanzada para Sondeos (ACS) a bordo del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA. El 7 de marzo de 2002, los astronautas instalaron el ACS durante la Misión 3B de mantenimiento del Hubble, también conocida como STS-109. Con su amplio campo de visión, calidad de imagen nítida y alta sensibilidad, el ACS ofrece muchas de las imágenes más impresionantes del espacio profundo del Hubble.
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| Esta colección de imágenes presenta las tomadas por la Cámara Avanzada para Sondeos (ACS) del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA, que cumplirá 20 años de funcionamiento en marzo de 2022. Crédito: NASA, ESA |
El rango de longitud de onda de ACS se extiende desde el ultravioleta, pasando por el visible y hasta el infrarrojo cercano. Su nombre, Cámara Avanzada para Sondeos, proviene de su particular habilidad para mapear grandes áreas del cielo con gran detalle. El ACS también puede realizar espectroscopia con una herramienta óptica especial llamada grisma.
Tres subinstrumentos componen el ACS. Wide Field Channel es una cámara óptica y de infrarrojo cercano de campo amplio y alta eficiencia que está optimizada para buscar galaxias y cúmulos de galaxias en el Universo antiguo y remoto, en una época en que el cosmos era muy joven. El canal de alta resolución fue diseñado para tomar imágenes extremadamente detalladas (alta resolución) de la luz de los centros de las galaxias con agujeros negros masivos, aunque actualmente no está operativo, y el canal ciego solar bloquea la luz visible para permitir que la radiación ultravioleta débil se filtre. discernido Entre otras cosas, se puede utilizar para estudiar patrones meteorológicos en otros planetas y auroras en Júpiter.
El ex astronauta Mike Massimino, uno de los dos astronautas que realizaron caminatas espaciales e instalaron el ACS, recuerda: “Sabíamos que el ACS agregaría mucho potencial de descubrimiento al telescopio, pero no creo que nadie entendiera realmente todo lo que podía hacer. Iba a desbloquear los secretos del Universo”.
Después de su instalación, el ACS se convirtió en el instrumento más utilizado del Hubble. Entre sus muchos logros, ayuda a mapear la distribución de la materia oscura, detecta los objetos más distantes del Universo, busca exoplanetas masivos y estudia la evolución de cúmulos de galaxias.
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| La cámara avanzada para sondeos (ACS) del Hubble cambió para siempre nuestra visión del universo. Dos décadas después de su misión épica, ACS continúa brindando ciencia innovadora e imágenes sorprendentes. ACS ha tomado más de 125.000 fotografías y ha generado numerosos descubrimientos. Aquí hay un portafolio de algunas de las imágenes más impactantes de la ACS. En este collage de seis paneles, las fotos son (de izquierda a derecha): el Spire en la Nebulosa del Águila, V838 Monocerotis, el Campo Ultra Profundo del Hubble (HUDF), la Galaxia del Remolino (M51), Saturno y la Nebulosa de Orión (M42 ). Créditos: IMAGEN: NASA, ESA, STScI. |
“Había la sensación de que ACS cambiaría sustancialmente la forma en que se podría hacer la astronomía desde el espacio”, compartió Marco Chiaberge, astrónomo de ESA/AURA y líder de calibración del instrumento ACS. “Los estudios realizados con la ACS llevaron a un trabajo innovador en campos como la evolución de galaxias, estructuras a gran escala, búsquedas de exoplanetas masivos y más. El impacto en el público también fue inmenso por sus imágenes sin precedentes”.
Un ejemplo de esto es la espectacular galaxia interrumpida llamada Tadpole (UGC 10214). Los astrónomos fotografiaron el Renacuajo poco después de la instalación del ACS para demostrar las capacidades de la cámara. Con su larga cola de estrellas, el Renacuajo parecía un molinillo de fuegos artificiales fuera de control. Pero lo que fue realmente sorprendente fue el telón de fondo: un rico tapiz de 6000 galaxias capturadas por el ACS.
En enero de 2007, una falla electrónica dejó inoperables los dos canales científicos más utilizados en el ACS. Aunque el canal de alta resolución no se pudo reparar, gracias al ingenio de la ingeniería, los astronautas que realizaron caminatas espaciales en la misión de servicio Hubble 4 (STS-125) repararon el canal de campo ancho, el caballo de batalla responsable del 70 por ciento de la ciencia ACS anterior a 2007.
"Dos décadas después de su misión, el ACS continúa brindando ciencia innovadora y algunas de las imágenes más increíbles del Universo distante, y todo lo demás", compartió Dan Coe, un astrónomo de ESA/AURA que formó parte del equipo de ACS. como científico de instrumentos. "Mirar hacia atrás a través del archivo de imágenes de ACS nos recuerda la gran diversidad de galaxias, colores e historias que se han compartido con el mundo".
En sus 20 años a bordo del Hubble, el ACS ha tomado más de 125 000 fotografías. Estas observaciones han generado numerosos descubrimientos, algunos de los cuales se destacan a continuación.
El campo ultraprofundo del Hubble
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| Esta vista de casi 10.000 galaxias se llama Campo Ultra Profundo del Hubble. La instantánea incluye galaxias de varias edades, tamaños, formas y colores. Las galaxias más pequeñas y rojas, alrededor de 100, pueden estar entre las más lejanas conocidas, existiendo cuando el universo tenía solo 800 millones de años. Las galaxias más cercanas, las espirales y elípticas más grandes, más brillantes y bien definidas, prosperaron hace aproximadamente mil millones de años, cuando el cosmos tenía 13 mil millones de años. La imagen requirió 800 exposiciones tomadas en el transcurso de 400 órbitas del Hubble alrededor de la Tierra. La cantidad total de tiempo de exposición fue de 11,3 días, tomada entre el 24 de septiembre de 2003 y el 16 de enero de 2004. Crédito: NASA, ESA y S. Beckwith (STScI) y el equipo de HUDF |
En, sin duda, sus observaciones más importantes, la ACS reveló una serie de los retratos más profundos del Universo jamás obtenidos por la humanidad. En el Hubble Ultra Deep Field (HUDF) original, presentado en 2004, el ACS se asoció con la cámara de infrarrojo cercano y el espectrómetro de objetos múltiples (NICMOS) del Hubble para capturar la luz de las galaxias que existieron hace unos 13 mil millones de años, unos 400 a 800 millones. años después del Big Bang. Esta exposición de un millón de segundos reveló nuevos conocimientos sobre algunas de las primeras galaxias que surgieron de las llamadas edades oscuras, el tiempo poco después del Big Bang cuando las primeras estrellas recalentaron el frío y oscuro Universo.
En versiones posteriores, el ACS se asoció con otros instrumentos del Hubble para refinar la profundidad y el alcance del HUDF original. Estos retratos hicieron retroceder la visión humana del Universo a 435 millones de años del Big Bang, capturando imágenes de los primeros objetos en el cosmos. Cambiaron para siempre nuestra visión del Universo y generaron innumerables colaboraciones.
Los campos fronterizos
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| Con la observación final del distante cúmulo de galaxias Abell 370, a unos cinco mil millones de años luz de distancia, el programa Frontier Fields llegó a su fin. Abell 370 es uno de los primeros cúmulos de galaxias en los que los astrónomos observaron el fenómeno de la lente gravitacional, la deformación del espacio-tiempo por el campo gravitatorio del cúmulo que distorsiona la luz de las galaxias que se encuentran muy por detrás. Esto se manifiesta como arcos y rayas en la imagen, que son las imágenes estiradas de las galaxias de fondo. Crédito: NASA, ESA/Hubble, HST Frontier Fields |
En el transcurso de tres años, Hubble dedicó 840 órbitas alrededor de la Tierra, es decir, 1330 horas, a seis cúmulos de galaxias y seis "campos paralelos", regiones cercanas a los cúmulos de galaxias. Si bien estos campos paralelos no se podían usar para observaciones de lentes gravitacionales, Hubble realizó observaciones de "campo profundo" en ellos: miradas largas en las profundidades del espacio. Hubble miró más profundamente en el espacio que nunca antes, mientras que las observaciones de campo paralelo ampliaron nuestro conocimiento del Universo primitivo que comenzó con Hubble Deep Fields y HUDF.
Ayudando a la misión New Horizons fotografiando a Plutón
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| Esta es la vista más detallada hasta la fecha de toda la superficie del planeta enano Plutón, construida a partir de múltiples fotografías del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA tomadas entre 2002 y 2003. La sonda espacial New Horizons de la NASA, ahora a medio camino de Plutón, obtendrá imágenes más nítidas. de Plutón cuando esté a seis meses de un sobrevuelo cercano en 2015. La vista del Hubble no es lo suficientemente nítida para ver cráteres o montañas, si existen en la superficie, pero el Hubble revela un mundo de aspecto complejo y variado con un terreno blanco, naranja oscuro y negro carbón. Se cree que el color general es el resultado de la radiación ultravioleta del Sol distante que descompone el metano que está presente en la superficie de Plutón, dejando atrás un residuo oscuro, rico en carbono y del color de la melaza. Plutón es tan pequeño y distante que la tarea de resolver la superficie es tan desafiante como tratar de ver las marcas en un balón de fútbol a 65 kilómetros de distancia. Las imágenes sin procesar del Hubble tienen unos pocos píxeles de ancho. Pero a través de una técnica llamada tramado, se pueden combinar varias imágenes ligeramente desplazadas a través del procesamiento de imágenes por computadora para sintetizar una vista de mayor resolución que la que se podría ver en una sola exposición. Esta serie de imágenes tomó cuatro años y 20 computadoras operando continua y simultáneamente para lograrlo. Crédito: NASA, ESA y M. Buie (Instituto de Investigación del Suroeste) |
El ACS capturó las imágenes más detalladas jamás tomadas del planeta enano Plutón años antes del sobrevuelo de New Horizons. Las imágenes revelan un mundo helado, moteado, oscuro y de color melaza que experimenta cambios estacionales de superficie y brillo. Las imágenes de ACS fueron invaluables en la planificación de los detalles del sobrevuelo de New Horizons en 2015 al mostrar qué hemisferio parecía más interesante para que la nave espacial tomara instantáneas de primer plano durante su breve encuentro.
El misterioso Fomalhaut b
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| Esta imagen, tomada con la Cámara Avanzada para Sondeos a bordo del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA, muestra el planeta recién descubierto, Fomalhaut b, orbitando alrededor de su estrella madre, Fomalhaut. El pequeño cuadro blanco en la parte inferior derecha señala la ubicación del planeta. Fomalhaut b ha tallado un camino a lo largo del borde interior de un vasto anillo de escombros polvorientos que rodea Fomalhaut y tiene 34.500 millones de kilómetros de ancho. Fomalhaut b se encuentra a tres mil millones de kilómetros dentro del borde interior del anillo y orbita a 17 mil millones de kilómetros de su estrella. El recuadro en la parte inferior derecha es una imagen compuesta que muestra la posición del planeta durante las observaciones del Hubble realizadas en 2004 y 2006. Los astrónomos han calculado que Fomalhaut b completa una órbita alrededor de su estrella madre cada 872 años. El punto blanco en el centro de la imagen marca la ubicación de la estrella. La región alrededor de la ubicación de Fomalhaut es negra porque los astrónomos usaron el coronógrafo de la cámara avanzada para bloquear el resplandor brillante de la estrella para poder ver el tenue planeta. Fomalhaut b es 100 millones de veces más débil que su estrella. Las rayas radiales son luz estelar dispersa. El punto rojo en la parte inferior izquierda es una estrella de fondo. El sistema Fomalhaut está a 25 años luz de distancia en la constelación de Piscis Austrinus. Esta imagen en falso color fue tomada en octubre de 2004 y julio de 2006. Crédito: NASA, ESA y P. Kalas (Universidad de California, Berkeley, EE. UU.) |
En 2008, la ACS tomó la primera instantánea en luz visible de lo que inicialmente se pensó que era un planeta, denominado Fomalhaut b, que orbitaba alrededor de la cercana y brillante estrella austral Fomalhaut. El objeto de aspecto diminuto apareció como un punto junto a un vasto anillo de escombros helados que el ACS observó que rodeaba a Fomalhaut. En los años siguientes, los investigadores rastrearon el planeta a lo largo de su trayectoria. Pero con el tiempo, el punto se volvió más débil y es posible que se haya perdido de vista, según algunos investigadores. La naturaleza del objeto aún se está debatiendo, y las observaciones de seguimiento pueden desentrañar este misterio.
El eco de luz de V838 Monocerotis
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| El eco de luz alrededor de la estrella V838 Monocerotis visto por el Telescopio Espacial Hubble en noviembre de 2005. Crédito: NASA, ESA y H. Bond (STScI) |
El ACS capturó un fenómeno inusual en el espacio llamado eco de luz, en el que la luz de una estrella en erupción se refleja o "hace eco" en el polvo y luego viaja a la Tierra. El eco vino de la estrella variable V838 Monocerotis (V838 Mon). A principios de 2002, V838 Mon aumentó temporalmente su brillo hasta convertirse en 600 000 veces más brillante que el Sol. El motivo de la erupción aún no está claro.
La luz de V838 Mon se propagó hacia el exterior a través de una nube de polvo que rodeaba la estrella. Debido a la distancia adicional que viajó la luz dispersada, llegó a la Tierra años después que la luz del estallido estelar mismo. El ACS monitoreó la luz del estallido estelar durante varios años mientras continuaba reflejándose en las capas de polvo que rodeaban a la estrella. El fenómeno es un análogo de un sonido producido cuando la voz de un cantor alpino resuena en las laderas de las montañas circundantes. El espectacular eco de luz permitió a los astrónomos ver secciones transversales de polvo que cambiaban continuamente alrededor de la estrella. Esta es una ilustración dramática del poder del ACS y el Hubble para monitorear fenómenos a lo largo del tiempo. La longevidad y consistencia de la ACS son críticas para este tipo de investigación.
Lente gravitacional del cúmulo de galaxias Abell 1689
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| La Cámara Avanzada para Sondeos (ACS) a bordo del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA ha utilizado una "lente de zoom" natural en el espacio para mejorar su visión del universo distante. Además de ofrecer una nueva visión dramática y sin precedentes del cosmos, los resultados prometen arrojar luz sobre la evolución de las galaxias y la materia oscura en el espacio. Hubble miró directamente a través del centro de uno de los cúmulos de galaxias más masivos conocidos, llamado Abell 1689. Para esta observación, Hubble tuvo que observar el cúmulo distante, ubicado a 2.200 millones de años luz de distancia, durante más de 13 horas. La gravedad del billón de estrellas del cúmulo "más la materia oscura" actúa como una "lente" de 2 millones de años luz de ancho en el espacio. Esta 'lente gravitacional' dobla y magnifica la luz de las galaxias ubicadas muy atrás, distorsionando sus formas y creando múltiples imágenes de galaxias individuales. Crédito: NASA, N. Benitez (JHU), T. Broadhurst (Universidad Hebrea), H. Ford (JHU), M. Clampin (STScI), G. Hartig (STScI), G. Illingworth (Observatorio UCO/Lick) , el Equipo Científico de la ACS y la ESA |
En 2002, la ACS entregó una nueva visión dramática y sin precedentes del cosmos cuando demostró el poder de las lentes gravitacionales. El ACS miró directamente a través del centro de uno de los cúmulos de galaxias más masivos conocidos, Abell 1689. La gravedad del billón de estrellas del cúmulo, más la materia oscura, actúa como una lente en el espacio de dos millones de años luz de ancho. Esta lente gravitacional desvía y magnifica la luz de las galaxias ubicadas muy atrás, distorsionando sus formas y creando múltiples imágenes de galaxias individuales.
La nitidez del ACS, combinada con esta gigantesca lente natural, reveló galaxias remotas que anteriormente estaban más allá del alcance del Hubble. Los resultados arrojan luz sobre la evolución de las galaxias y la materia oscura en el espacio.
Galaxias maduras y "niños pequeños" muy atrás en el tiempo
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| El telescopio espacial Hubble flotando libremente en el espacio. Crédito: ESA/NASA & Hubble. |
Usando el ACS para mirar hacia atrás en el tiempo casi 9 mil millones de años, un equipo internacional de astrónomos encontró galaxias maduras en el Universo joven. Las galaxias son miembros de un cúmulo de galaxias que existió cuando el Universo tenía solo 5 mil millones de años. Esta evidencia convincente de que las galaxias deben haber comenzado a formarse justo después del Big Bang se vio reforzada por las observaciones realizadas por el mismo equipo de astrónomos cuando miraron aún más atrás en el tiempo. El equipo encontró galaxias apenas 1.500 millones de años después del nacimiento del cosmos. Las primeras galaxias residen en un cúmulo aún en desarrollo, el protocúmulo más distante jamás encontrado.
El ACS fue construido especialmente para estudios de objetos tan distantes. Estos hallazgos respaldan aún más las observaciones y teorías de que las galaxias se formaron relativamente temprano en la historia del cosmos. La existencia de estos cúmulos masivos en el Universo primitivo concuerda con un modelo cosmológico en el que los cúmulos se forman a partir de la fusión de muchos sub-cúmulos en un Universo dominado por materia oscura fría. Sin embargo, todavía se desconoce la naturaleza precisa de la materia oscura fría.
Pistas sobre la aceleración del universo y la energía oscura
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| Técnicos que trabajan con el instrumento ACS en un entorno de sala limpia. Crédito: NASA/ESA y el equipo científico de ACS |
En 1998, los astrónomos del Hubble encontraron una supernova tan lejana que proporcionó la revelación inesperada de que las galaxias parecían alejarse unas de otras a una velocidad cada vez mayor. Han atribuido esta expansión acelerada a un factor misterioso conocido como energía oscura que se cree que impregna el Universo. Desde su instalación, el ACS ha estado buscando supernovas de Tipo Ia en el Universo primitivo para proporcionar evidencia de apoyo.
“La cámara avanzada para encuestas nos ha abierto los ojos a un universo profundo y activo durante dos décadas”, dijo Jennifer Wiseman, científica sénior del proyecto Hubble de la NASA. “Esperamos aún más descubrimientos con esta cámara, junto con otros instrumentos científicos del Hubble, durante muchos años por venir”.
Más información
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.
Crédito de las imágenes: NASA, ESA
Contactos
Betania Downer
Director de Comunicaciones Científicas de ESA/Hubble
Correo electrónico: Bethany.Downer@esahubble.org
• Publicado en ESA/Hubble el 7 de febrero del 2022, enlace publicación.
