Durante más de 16 años, a partir de su lanzamiento en 2003, el Telescopio Espacial Spitzer, que cesará sus operaciones a finales de este mes, nos ha proporcionado una vista sin precedentes del universo en longitudes de onda infrarrojas, invisibles para el ojo humano. Las exploraciones de Spitzer, descritas en más de 8.600 artículos arbitrados, docenas de tesis doctorales, innumerables resúmenes de conferencias y charlas y varios libros, van desde determinar el tamaño de los asteroides cercanos a la Tierra hasta medir la masa y la edad de las estrellas en las galaxias más distantes. Spitzer ha tenido un gran impacto en no menos de cinco áreas principales de investigación astronómica:
Estudios del sistema solar. Los aspectos más destacados de los estudios de Spitzer sobre nuestro propio Sistema Solar incluyen el descubrimiento de un enorme anillo de polvo anteriormente desconocido que orbita Saturno y la determinación de la composición del polvo expulsado del Cometa Tempel I después de que la nave espacial de Impacto Profundo enviara un proyectil para estrellarse contra él. Estas mediciones cometarias son uno de los muchos resultados de Spitzer que establecieron conexiones importantes entre las propiedades del Sistema Solar y las de los sistemas exoplanetarios, que a su vez también han sido ampliamente estudiadas por Spitzer.
La Formación de estrellas y sistemas planetarios. Las observaciones de Spitzer han demostrado que a medida que se forma una estrella, una cantidad significativa de materia entra en la formación de un disco que la orbita. Spitzer ha observado las primeras etapas de la formación planetaria a medida que el polvo cósmico ultrafino dentro del disco comienza a fusionarse en cuerpos más grandes, iniciando una cascada que frecuentemente conduce a la formación de planetas. Estas primeras etapas de la formación de planetas están en marcha a solo unos pocos millones de años después de que el colapso de una densa nube interestelar desencadene el proceso de formación estelar, un instante relativo en términos cósmicos.
Exoplanetas. Incluso mientras se desarrollaba la misión Spitzer, estudios de telescopios terrestres y, sobre todo, de la nave espacial Kepler de la NASA estaban estableciendo que muchas estrellas de tipo solar albergan sistemas planetarios, que a menudo incluyen planetas de no más del doble del tamaño de la Tierra. Spitzer se ha convertido en un pilar del estudio agresivo y perspicaz de estos exoplanetas por parte de la comunidad científica. Spitzer estableció que tres de los siete planetas del tamaño de la Tierra que orbitan la débil estrella roja cercana conocida como Trappist-1 se encuentran en o cerca de la zona habitable, la región alrededor de la estrella donde el agua sería líquida en la superficie de los planetas, que se cree que es esencial para la formación de la vida tal como la conocemos.
Spitzer también ha mapeado la variación de la temperatura de un planeta alrededor de su circunferencia, encontrando evidencia de vientos atmosféricos con velocidades de miles de kilómetros por hora en varios casos. Me sorprende que las mediciones de Spitzer me permitan escribir con cierto grado de certeza sobre la distribución de la temperatura en la superficie de un planeta orbitando una estrella que se encuentra a unos 65 años luz de la Tierra.
Galaxias distantes. Spitzer ha estudiado grandes secciones de la Vía Láctea y del universo más allá. Uno de esos estudios, coordinado con el Telescopio Espacial Hubble, llevó a la identificación de la galaxia más distante encontrada hasta la fecha. Spitzer y Hubble lo ven como no mucho después del big Bang, que ocurrió hace unos 13,8 mil millones de años. La existencia de galaxias masivas como esta tan temprano en la evolución del universo desafía nuestra comprensión de cómo se forman las galaxias, planteando preguntas que serán abordadas por el próximo Telescopio Espacial James Webb de la NASA, que se lanzará en 2021.
El crecimiento de estrellas y galaxias. El universo surgió del big Bang como una sopa caliente de átomos de hidrógeno y helio, lo que nos ayuda a entender por qué las galaxias como la descrita anteriormente eran pocas y más de 13.5 mil millones de años. Sin embargo, son comunes hoy en día, lo que se debe al hecho de que el número de estrellas en el universo ha aumentado con el tiempo a medida que las galaxias se formaron y crecieron y a medida que más y más del material que contenían se colapsó para formar estrellas. Spitzer es excepcionalmente capaz de medir este crecimiento a lo largo del tiempo cósmico, encontrando que el número de estrellas creció rápidamente durante los primeros cuatro mil millones de años de vida del universo, pero ha aumentado a un ritmo más lento más recientemente.
Crédito: NASA Wikimedia
Por poderosos que sean estos resultados científicos, sin embargo, no son más que una parte del legado de Spitzer. Otras áreas donde ese legado ha sido y será de gran importancia incluyen las siguientes:
Los Grandes Observatorios. El concepto de Grandes Observatorios, presentado en 1985 por la NASA y la comunidad científica, preveía cuatro potentes telescopios espaciales, que cubrían todo el espectro electromagnético en longitudes de onda más cortas que las ondas de radio, operando simultáneamente. Spitzer, originalmente conocido como la Instalación del Telescopio Infrarrojo Espacial (SIRTF), fue un miembro fundador de este grupo de élite, uniéndose al Observatorio de Rayos Gamma Compton, el Telescopio Espacial Hubble y la Instalación Astrofísica Avanzada de Rayos X (AXAF), ahora conocida como el Observatorio de Rayos X Chandra. La finalización de los Grandes Observatorios con el lanzamiento de SIRTF en 2003 es un hito infravalorado en la exploración del universo, que representa la realización de una visión de hace unos 20 años. La ciencia sinérgica de estos poderosos observatorios ha tenido un impacto mucho mayor de lo que podríamos haber imaginado cuando se formuló este programa.
Ninguna misión es una isla. Las observaciones de Spitzer han mejorado el rendimiento científico no solo de otras misiones de la NASA, sino también de los instrumentos basados en tierra. Por ejemplo, Spitzer y Hubble han unido fuerzas para determinar las propiedades de las galaxias más lejanas conocidas, y, mucho más cerca de casa, también han restringido fuertemente las propiedades de las atmósferas de exoplanetas. Spitzer está estudiando exoplanetas identificados por el Satélite de Reconocimiento de Exoplanetas en Tránsito recientemente lanzado, con el fin de determinar las temperaturas de estos mundos recién descubiertos. Finalmente, Spitzer ha observado las secuelas de un notable evento de coalescencia de estrellas de neutrones descubierto por observatorios de ondas gravitacionales y modelos verificados para la síntesis de elementos de tierras raras en los escombros ricos en neutrones de este evento cataclísmico.
Preparando la mesa para futuras misiones. El IRAS de la NASA y la ISO de la Agencia Espacial Europea (ESA) ayudaron a sentar las bases para Spitzer; Spitzer, a su vez, está preparando el camino para futuras misiones de la NASA. El más notable de ellos es el tan esperado Telescopio James Webb (JWST), que cubrirá algunas de las mismas longitudes de onda estudiadas por Spitzer, pero con una sensibilidad y resolución espectral y espacial mucho mayores. Spitzer también está preparando el terreno para otras próximas misiones de la NASA, especialmente Euclid (una misión conjunta con la ESA) y Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST). En ambos casos, los extensos estudios extragalácticos de Spitzer proporcionarán una contraparte infrarroja a los estudios ópticos de amplio campo/infrarrojo cercano Euclid y WFIRST llevarán a cabo
Spitzer también ha sido pionero en avances tecnológicos que preparan el camino para futuras misiones. El más notable de ellos es el uso extensivo de enfriamiento radiativo de Spitzer, irradiando calor hacia la oscuridad del espacio, para alcanzar y mantener temperaturas muy por debajo de los 50 kelvin, que anteriormente se alcanzaban con el uso de criógenos almacenados o refrigeradores mecánicos. Las misiones futuras, sobre todo JWST y también el Explorador SPHEREx que se está desarrollando en el JPL, ahora pueden establecer una línea de base para el enfriamiento radiativo con mucha más seguridad y confianza de lo que antes era posible.
Capturando la imaginación del público. Como es el caso de muchas otras misiones de la NASA, los resultados más interesantes y accesibles de Spitzer se han difundido ampliamente al público. Su resultado más notable, el análisis de los planetas que orbitan Trappist-1, generó más de 17.000 artículos impresos y en línea; la conferencia de prensa que anunciaba el resultado fue vista casi cinco millones de veces, y la historia recibió más de 3,2 mil millones de visitas no únicas en Internet.
Un logro humano importante. Hay un lado humano en Spitzer que merece un énfasis especial. Miles de personas trabajaron en Spitzer antes y después del lanzamiento, preparando y manteniendo este poderoso observatorio y facilitando su uso por una gran y vigorosa comunidad de astrónomos. Todas estas personas deben sentirse orgullosas de lo que han logrado, ya que el éxito de Spitzer se puede atribuir directamente a su habilidad, ingenio y dedicación. La instalación de Spitzer, técnicamente compleja e innovadora, muestra lo que un grupo de personas capacitadas y motivadas, con el apoyo y el empoderamiento adecuados, puede lograr. Siento que Spitzer es un monumento al poder del espíritu humano. Debemos guiarnos por este importante componente del legado de Spitzer, que se aplica en todas las áreas de la actividad humana, mientras navegamos por el mar de problemas que enfrentamos.
¿Qué sigue? El fin de las observaciones de Spitzer este no es el fin de Spitzer, ya que todos los datos de la misión están archivados y disponibles en las instalaciones de IRSA en Caltech. Los lectores ansiosos por aprender más sobre Spitzer pueden echar un vistazo al libro que escribí con Peter Eisenhardt: More Things in the Heavens: How Infrared Astronomy is Expanding our View of the Universe, publicado por Princeton University Press.
