¿Qué tan oscuro es el espacio profundo?: Sonda New Horizons arroja luz        

Por: STScl.

29 de agosto de 2024

Recreación artística de la sonda espacial New Horizons de la NASA con el espacio profundo y la Vía Láctea como telón de fondo. Crédito de la imagen: NASA, APL, SwRI, Serge Brunier (ESO), Marc Postman (STScI), Dan Durda.

¿Qué tan oscuro es el espacio profundo? Los astrónomos podrían haber respondido finalmente a esta antigua pregunta aprovechando las capacidades y la posición distante de la sonda espacial New Horizons de la NASA, al realizar las mediciones más precisas y directas jamás realizadas de la cantidad total de luz que genera el Universo. Más de 18 años después de su lanzamiento y nueve años después de su histórica exploración de Plutón, New Horizons se encuentra a más de 7.300 millones de kilómetros de la Tierra.

Esta posición es única, ya que la sonda se encuentra en una región del Sistema Solar lo suficientemente alejada del Sol como para ofrecer los cielos más oscuros disponibles para cualquier telescopio existente y para proporcionar un punto de observación único desde el cual medir el brillo general del Universo distante. “Ahora tenemos una buena idea de cuán oscuro es realmente el espacio. Los resultados muestran que la gran mayoría de la luz visible que recibimos del Universo fue generada en galaxias”, expresó Marc Postman, astrónomo del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScl, por sus siglas en inglés).

Los hallazgos resuelven un enigma que ha desconcertado a los científicos desde la década de 1960, cuando los astrónomos Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron que el espacio está impregnado de una fuerte radiación de microondas, que se había predicho que era un residuo de la creación del propio Universo. Este resultado les valió el premio Nobel. Posteriormente, los astrónomos también encontraron evidencias de fondos de rayos X, rayos gamma y radiación infrarroja que también llenan el cielo.

La detección del fondo de luz “ordinaria” (o visible), más formalmente llamado fondo óptico cósmico o COB, proporcionó una forma de sumar toda la luz generada por las galaxias durante la vida del Universo antes de que el Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Espacial James Webb de la NASA pudieran ver directamente las débiles galaxias de fondo. En la era de los telescopios Hubble y James Webb, los astrónomos miden el COB para detectar luz que podría provenir de fuentes distintas a las galaxias conocidas.

Pero medir la emisión total de luz del Universo es extremadamente difícil desde la Tierra o desde cualquier lugar del Sistema Solar interior. Sin embargo, con New Horizons en los confines del Sistema Solar, la situación cambia completamente y se tiene acceso a un lugar privilegiado para este tipo de mediciones. A finales del verano pasado, desde una distancia 57 veces mayor del Sol que la de la Tierra, la sonda New Horizons escaneó el Universo con su cámara de reconocimiento de largo alcance (LORRI), recopilando dos docenas de campos de imágenes independientes.

LORRI fue protegido intencionalmente del Sol por el cuerpo principal de la sonda, evitando que incluso la luz solar más tenue ingresara directamente a la sensible cámara, y los campos objetivo se colocaron lejos del disco brillante y del núcleo de la Vía Láctea y de las estrellas brillantes cercanas. Los observadores de New Horizons utilizaron otros datos, tomados en el infrarrojo lejano por la misión Planck de la Agencia Espacial Europea, de campos con un rango de densidad de polvo para calibrar el nivel de esas emisiones en el infrarrojo lejano con el nivel de la luz visible ordinaria.

Esto les permitió predecir y corregir con precisión la presencia de luz de la Vía Láctea dispersada por polvo en las imágenes COB, una técnica que no estaba disponible para ellos durante una prueba de observación COB de 2021 con New Horizons en la que subestimaron la cantidad de luz dispersada por polvo y sobreestimaron el exceso de luz del propio Universo.

Pero esta vez, después de tener en cuenta todas las fuentes de luz conocidas, como las estrellas de fondo y la luz dispersada por delgadas nubes de polvo dentro de la Vía Láctea, los investigadores encontraron que el nivel restante de luz visible era totalmente consistente con la intensidad de la luz generada por todas las galaxias durante los últimos 12.600 millones de años. Los investigadores pudieron establecer valores para la intensidad para el COB ubicadas en un valor de 8.17 ± 1.18 nW m^-2 sr^-1.

De este trabajo, se concluye que el COB se debe completamente a las galaxias y si se mira más allá de las galaxias se encontraría únicamente oscuridad. De acuerdo a los investigadores de la misión New Horizons, estas observaciones representan un valioso aporte la cosmología fundamental, demostrando las capacidades de una misión extendida que originalmente estaba diseñada para estudios planetarios y que hoy está aportando investigaciones heliofísicas y astrofísicas en función de su privilegiada posición.

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