SPHEREx mapea el cielo en 102 colores infrarrojos

El 19 de diciembre de 2025, la NASA anunció que su nuevo observatorio espacial SPHEREx ha completado un impactante primer hito: un cartografiado de todo el cielo capturado en 102 longitudes de onda infrarrojas distintas. En solo seis meses de operaciones científicas, la misión produjo no una sola imagen, sino una vasta pila de mapas superpuestos; cada longitud de onda revela diferentes características físicas y químicas a lo largo del cielo, desde las franjas de polvo de nuestra galaxia hasta el tenue resplandor de galaxias distantes cuyas posiciones contienen información sobre el primer instante de expansión del universo.

Un telescopio de muchos colores

SPHEREx —el Espectro-Fotómetro para la Historia del Universo, la Época de Reionización y el Explorador de Hielos (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer)— fue diseñado para hacer algo inusual para un telescopio espacial: combinar una amplia cobertura con una resolución espectral moderada. En lugar de un puñado de filtros anchos o un solo espectrógrafo de alta resolución apuntando a una pequeña parcela del cielo, SPHEREx utiliza seis detectores y un conjunto de filtros de banda estrecha para que cada exposición registre 102 mediciones de longitud de onda independientes. Esa elección técnica convierte cada imagen en un cubo de datos de 102 canales, lo que permite a los astrónomos ver cómo brillan diferentes materiales y temperaturas en el infrarrojo.

Esas longitudes de onda infrarrojas son invisibles al ojo pero cruciales para la astronomía moderna. El polvo frío, los hielos moleculares y las tenues regiones de formación estelar brillan intensamente en el infrarrojo incluso cuando los telescopios ópticos no ven nada. Mientras SPHEREx rodea la Tierra aproximadamente 14,5 veces al día, escaneando franjas diarias del cielo y permitiendo que la geometría de la órbita desplace su franja de observación a medida que la Tierra se mueve alrededor del Sol, acumuló una cobertura de toda la esfera celeste durante medio año. Los científicos de la misión han comparado la capacidad multicolor del observatorio con la visión hiperespectral del camarón mantis: una forma compacta de transmitir cuánta más información captura SPHEREx de una sola vez.

De un cielo plano a un atlas tridimensional

Una de las funciones de mayor consecuencia de la misión es convertir un mapa bidimensional del cielo en un atlas tridimensional del universo cercano y lejano. La luz de las galaxias distantes se estira hacia longitudes de onda más largas debido a la expansión cósmica, el fenómeno familiar llamado desplazamiento al rojo. Medir cómo se desplaza la luz de una galaxia a través de muchas bandas estrechas de longitud de onda proporciona una estimación de su distancia. Las 102 mediciones por fuente de SPHEREx proporcionan mucho más detalle espectral que las imágenes de banda ancha ordinarias, por lo que los desplazamientos al rojo fotométricos se vuelven mucho más precisos para cientos de millones de galaxias.

Esa profundidad no es académica: el patrón de cómo las galaxias se agrupan en tres dimensiones traza el andamiaje en forma de red que la materia oscura estableció y codifica diminutas variaciones que quedaron impresas cuando el universo se infló en las primeras fracciones de segundo. Los cosmólogos esperan que SPHEREx ayude a probar si los modelos simples de inflación son correctos y si esas fluctuaciones cuánticas primordiales realmente sembraron las galaxias que vemos hoy. Dicho de forma sencilla, SPHEREx realiza el equivalente cósmico de medir las ondas fosilizadas del nacimiento del universo.

Cartografiando la química congelada de la Vía Láctea

SPHEREx no es solo un instrumento de cosmología. Uno de sus objetivos centrales es realizar un inventario de los hielos en nuestra galaxia. Los hielos de agua, monóxido de carbono y dióxido de carbono recubren los granos de polvo en las nubes moleculares frías y más tarde pasan a formar parte de cometas, planetas y otros cuerpos pequeños. Al detectar las firmas espectrales características de estas moléculas en el infrarrojo, SPHEREx puede localizar concentraciones de las materias primas para los planetas y, potencialmente, para la vida.

Debido a que la misión sondea todo el cielo cada seis meses y planea varias pasadas de cielo completo durante su misión principal de dos años, construirá una imagen dinámica de dónde se concentran los hielos y cómo evolucionan esas reservas. Ese censo sistemático a escala de toda la galaxia es único y proporcionará objetivos para el seguimiento por parte de instalaciones de mayor resolución que puedan acercarse para estudiar nubes particulares, sistemas estelares jóvenes u objetos interestelares visitantes.

Cosmología: llegando a las huellas dactilares de la inflación

La inflación —la hipotética expansión ultrarrápida del espacio en los primeros 10^-32 segundos después del Big Bang— ha sido un marco explicativo exitoso, pero ha permanecido en gran medida teórico debido a la dificultad de conectarlo con observables de tiempos tardíos. SPHEREx ofrece una forma práctica de cerrar esa brecha cartografiando la distribución estadística de las galaxias a través de volúmenes enormes. Esas estadísticas pueden revelar características sutiles, como desviaciones de las distribuciones puramente gaussianas en el campo de densidad, que apuntarían de vuelta a la física de la inflación.

SPHEREx no proporcionará una única respuesta definitiva; más bien, añadirá un nuevo y potente conjunto de datos a la caja de herramientas de los cosmólogos. Cuando se combinan con un modelado cuidadoso, sondeos de lentes gravitacionales y seguimientos espectroscópicos, los desplazamientos al rojo fotométricos de la misión para cientos de millones de galaxias pueden agudizar las restricciones sobre los modelos inflacionarios y sobre la naturaleza del andamiaje de materia oscura que da forma a la formación de galaxias.

Cómo SPHEREx complementa la flota de observatorios

SPHEREx se sitúa deliberadamente entre dos estrategias de observación familiares. Telescopios como el Telescopio Espacial James Webb ofrecen espectros extremadamente detallados pero solo sobre campos de visión diminutos; misiones de todo el cielo como WISE cubrieron la esfera celeste completa pero con muchos menos colores. El nicho de SPHEREx es ser un espectrofotómetro de campo amplio: un explorador del cielo que señala objetos interesantes, huellas químicas y estructuras tridimensionales para que instrumentos más enfocados los estudien.

La NASA y el JPL enfatizan que los datos de la misión están destinados a ser un recurso comunitario. El conjunto completo de datos se ha hecho público y la misión realizará al menos tres pasadas más por todo el cielo durante su operación principal para reducir el ruido y revelar características más tenues. El resultado será un archivo creciente y ricamente estratificado que investigadores de toda la astrofísica y las ciencias planetarias podrán explotar en busca de descubrimientos que el equipo de la misión no anticipó.

Resultados tempranos y posibilidades futuras

Incluso en sus primeros seis meses, SPHEREx ya ha producido impactantes panoramas en falso color que aíslan la emisión de las estrellas, el gas de hidrógeno caliente y el polvo cósmico. El observatorio ha observado objetos dentro de nuestro propio Sistema Solar —incluyendo el cometa interestelar 3I/ATLAS— y será sensible a fenómenos transitorios como supernovas y estrellas fulgurantes. Esas detecciones transitorias se benefician de la cadencia repetida de todo el cielo de SPHEREx.

En los próximos años, los mapas por capas de la misión deberían refinar nuestra imagen de cómo se ensamblaron las galaxias, dónde residen los hielos que forman planetas y cómo la estructura a gran escala del universo preserva una huella de su física más temprana. Los datos también guiarán seguimientos costosos con el Webb y espectrógrafos terrestres: SPHEREx puede señalar las agujas en el pajar que merecen el estudio más intensivo.

Fuentes

• NASA (Informes de misión y materiales de prensa de SPHEREx)
• Jet Propulsion Laboratory (Oficina del proyecto SPHEREx)
• California Institute of Technology (Caltech)