Astronomía en la Próxima Década: Del Hubble al Telescopio Espacial James Webb. Juan Rafael Martínez Galarza Sterrewacht Leiden

Transcripción

1 Astronomía en la Próxima Década: Del Hubble al Telescopio Espacial James Webb Juan Rafael Martínez Galarza Sterrewacht Leiden Cátedra de Sede José Celestino Mutis - Noviembre

2 Los temas de hoy Qué es un telescopio espacial? Por qué instalar un telescopio en el espacio? Cuánto cuesta?. El Telescopio Espacial Hubble hoy. Herschel. Un coloso frío en el espacio: El Telescopio Espacial James Webb. 2

3 Qué es un telescopio espacial? Ejemplos: Hubble, Spitzer, Herschel, Spitzer Un telescopio espacial es un satélite provisto con un sistema óptico, instrumentos de medición, electrónica y comunciaciones, capaz de hacer observaciones astronómicas dirigido remotamente. Hoy en día, los telescopios espaciales son construídos por consorcios entre naciones. 3

4 Por qué lanzar un telescopio al espacio? 1. Absorción Atmosférica 4

5 Por qué lanzar un telescopio al espacio? 2. Resolución x 5

6 Por qué lanzar un telescopio al espacio? 3. Aislamiento Térmico 6

7 El costo de hacerlo Construir, Lanzar y operar el Telescopio Espacial James Webb costará 4500 millones de dólares. Con esta cantidad se podria mantener a aproximadamente 500 mil familias en Colombia durante 1 año. 7

8 El Telescopio Espacial Hubble Hoy Nuevos instrumentos: - WFC3 - COS 8

9 Cómo se gana en astronomía? Rosse s 72 Herschell s 48 Short s Huygens eyepiece Slow f ratios 1665 HST CCDs 1900 Mount Palomar 200 Soviet 6-m 104 Mount Wilson Adaptado de Cosmic Discovery, M. Harwit 1796 Galileo Mejora en la sensitividad con respecto al ojo Telescopio solo Photography 108 Detección fotográfica y electrónica Año de la Observación

10 El Hubble y sus hermanos 10

11 Actualizando el Hubble 11

12 Instrumentos Óptica 12

13 13

14 El Hubble nos enseñó. 14

15 Supernovas distantes 15

16 De qué está hecho el Universo? 16

17 Evolución galáctica y la historia de la formación estelar en el universo La tasa de formación estelar tuvo un máximo durante la primera mitad de la historia del Universo

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19 Agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias 19

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21 Planetas extrasolares 21

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23 3 Grandes Observatorios 23

24 3 observatorios en el futuro próximo

25 El Telescopio Espacial Herschel Agencia Espacial Europea 25

26 Herschel ha sido lanzado al espacio! Mayo 14, millones de kilómetros de la Tierra Tiempo mínimo de operación: 3 años Bajas temperaturas Infrarrojo lejano 26

27 Algunos datos Longitudes de onda de operación: 55 a 673 micrómetros. 3 instrumentos: PACS, SPIRE, HIFI. Cada instrumento está diseñado para estudiar el gas y polvo interestelar, a diferentes temperaturas y estados 27

28 Primeras Observaciones con Herschel La galaxia espiral M51. El espectáculo de la formación estelar 28

29 Herschel vs. Spitzer 29

30 Current status - 2 Science Exploitation 1Jul 2008 Göran L. Pilbratt VG # 30

31 Current status - 2 Science Exploitation 1Jul 2008 Göran L. Pilbratt VG # 31

32 Un coloso frio en el espacio James Webb Space Telescope

33 CCDs 1900 Mount Palomar 200 Soviet 6-m Rosse s 72 Herschell s 48 Galileo 102 Short s Mount Wilson Adaptado de Cosmic Discovery, M. Harwit Grandes telescopios con detectores muy sensibles en el espacio 1926 Huygens eyepiece Slow f ratios Mejora en la sensitividad con respecto al ojo Telescopio solo Photography 108 Detección fotográfica y electrónica HST JWST La sensitividad otra vez Año de la Observación

34 James Webb Space Telescope Espejo de 6.6m Lanzamiento en 2014 hacia L2 en un cohete Ariane 5. Sucesor del Hubble y del Spitzer. La óptica será desplegada en el espacio espacio.. Enfriamiento pasivo a < 50K. Nombrado en honor del 2do administrador de NASA NASA + ESA + CSA Lead: Goddard Space Flight Center Operationes: STScI Instrumentos ( micrones): Near-Infrared Camera (Un. Arizona & Lockheed-Martin) Near-Infrared Multi-Object Spectrograph (ESA and NASA-GSFC) Tunable Filter Imager (CSA) Mid-Infrared Instrument (ESA and NASA-JPL) 34

35 Por qué qué el infrarrojo? Estados frios de la materia Exploración del Universo escondido Acceso a líneas espectrales El Universo Temprano 35

36 JWST y sus predecesores 36

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38 Long Fairing 17m Upper stage Ariane V launch Kourou, French Guiana H155 Core stage P230 Solid Propellant booster Stowed Configuration 38

39 El Punto Lagrange 2 Video 39

40 El Final de la Era Oscura: primera luz y reionización reionización identifcar las primeras fuentes luminosas que se formaron y determinar la historia de ionización del Universo. Hubble Ultra Deep Field 40

41 Las primeras galaxias Pequeñas y opacas Su luz se ha corrido hacia Zoom in to Hubble Ultra Deep Field el infrarrojo Conformadas por estrellas Observaciones: masivas de baja Campo ultra-profundo en metalicidad. el IR SNe! GRBs! Espectroscopía en el IR 41

42 Cu Cuáándo ocurri ocurrió ó la re-ionización? 42

43 El Ensamblaje de las Galaxias determinar ccómo ómo han evolucionado las galaxias y la materia oscura, gas, estrellas merales, estructuras morfol morfológicas ógicas y núncleos activos en su interior desde la época de reionización hasta el presente. M81 by Spitzer 43

44 D Dónde ónde y cuándo se formó la sequencia de Hubble Hubble?? C Cómo ómo se formaron los elementos pesados pesados?? El ensamblaje de galaxias es un proceso de colisiones gravitacionales Los componentes de las galaxias son variados en edad y composici composición. ón. Observaciones: Im Imágenes ágenes de NIRCam Espectros de miles de galaxias 44

45 El Nacimiento de Estrellas y Sistemas Protoplanetarios revelar el nacimiento y evoluci evolución ón temprana de las estrellas desde el colapso inicial, pasando por las protoestrellas rodeadas de polvo, hasta el inicio de sistemas planetarios. David Hardy 45

46 Cómo colapsa una nube protoestelar? Las estrellas se forman en pequeñas regiones que colapsan gravitacionalmente al interior de grandes nubes moleculares. En el infrarrojo, podemos observar a trav través és de éstas densas nubes de gas y polvo. Las jjóvenes óvenes estrellas comienzan a brillar dentro de éstas nubes, y revelan una estructura en densidad y temperatura. Observaciones: Im Imágenes ágenes profundas en el IR cercano y lejano de nubes moleculares y protoestrellas Barnard 68 en el infrarojo 46

47 Cuál es la relación entre el medio ambiente y el proceso de formación estelar? Las estrellas masivas producen vientos y radiaci radiación ón Esto puede detener o instigar la formaci formación ón de otras estrellas La separaci separación ón entre pequeñas enanas marrones y planetas gigantes no está bien defnida. Procesos diferentes? Continuo? Observaciones: Cat Catálogo álogo de nubes densas y zonas de formación estelar La Nebulosa del Águila vista en el infrarrojo 47

48 Sistemas Planetarios y el Origen de la Vida determinar las propiedades ffísicas ísicas y químicas de los sistemas planetarios, incluido el nuestro, e investigar el potencial para el origen de la vida en éstos sistemas. Robert Hurt 48

49 Cómo se forma un planeta? Planetas gigantes podrían ser una señal del proceso que produce planetas como la Tierra. El disco primordial del Sistema Solar se encuentra ahora en planetas, lunas, asteroides y cometas. Observations: Co Coronagrafa ronagrafa de exoplanetas Tránsitos Comparar el espectro de cometas y discos circumestelares. 49

50 The Mid-InfraRed Instrument (MIRI) 50

51 José Celestino Mutis...inició la formación de un grupo intelectual distinto y separado compuesto de jóvenes que se veían a sí mismos no sólo como científcos dedicados a la búsqueda del conocimiento per se, sino como un grupo que aceptó la responsabilidad de mejorar la sociedad en que vivían. Anthony McFarlane 51