Mientras que el telescopio espacial James Webb de la NASA ayuda a los astrónomos a crear fotografías de 122 megapíxeles a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, la cámara más nueva de la agencia realiza ciencia espacial innovadora con sólo 36 píxeles. Sí, 36 píxelesno 36 megapíxeles.
La Misión de Espectroscopía e Imágenes de Rayos X (XRISM), pronunciada “crism”, es una colaboración entre la NASA y la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA). El satélite de la misión se puso en órbita en septiembre pasado y desde entonces ha estado explorando el cosmos en busca de respuestas a algunas de las preguntas más complejas de la ciencia. El instrumento de imágenes de la misión, Resolve, tiene un sensor de imagen de 36 píxeles.
Esta matriz de seis por seis píxeles mide 0,2 pulgadas (cinco milímetros) por lado, lo que no es tan diferente del sensor de imagen del Apple iPhone 15 y 15 Plus. La cámara principal de esos teléfonos inteligentes mide ocho por seis milímetros, aunque con. 48 megapíxeles. Eso es 48.000.000 de píxeles, sólo un puñado más que 36.
¿Qué tal una cámara de fotograma completo, como la Sony a7R V, la cámara sin espejo de alta resolución preferida? Esa cámara tiene más de 60 megapíxeles y captura imágenes de 9.504 por 6.336 píxeles. El sensor de imagen tiene un total de 60.217.344 píxeles, 1.672.704 veces el número de píxeles del generador de imágenes Resolve de XRISM.
Llegados a este punto, es razonable preguntarse: “¿Qué podrían ver los científicos con sólo 36 píxeles?” Resulta que bastantes.
Resolve detecta rayos X “suaves”, que son aproximadamente 5.000 veces más energéticos que las longitudes de onda de la luz visible. Examina las regiones más calientes del Universo, las estructuras más grandes y los objetos cósmicos más masivos, como los agujeros negros supermasivos. Si bien puede que no tenga muchos píxeles, sus píxeles son extraordinarios y pueden producir un rico espectro de datos visuales de 400 a 12.000 electronvoltios.
“Resolve es más que una cámara. Su detector toma la temperatura de cada rayo X que incide”, explica Brian Williams, científico del proyecto XRISM de la NASA en Goddard. “Llamamos a Resolve un espectrómetro microcalorímetro porque cada uno de sus 36 píxeles mide pequeñas cantidades de calor entregado por cada rayo X entrante, lo que nos permite ver las huellas químicas de los elementos que componen las fuentes con un detalle sin precedentes”.
Dicho de otra manera, cada uno de los 36 píxeles del sensor puede medir de forma independiente y precisa los cambios de temperatura de longitudes de onda de luz específicas. El sensor mide cómo cambia la temperatura de cada píxel en función de los rayos X que absorbe, lo que le permite medir la energía de una sola partícula de radiación electromagnética.
Hay mucha información en estos datos y los científicos pueden aprender una cantidad increíble sobre objetos muy distantes utilizando estos rayos X.
Resolve puede detectar longitudes de onda de luz particulares con tanta precisión que puede detectar los movimientos de elementos individuales dentro de un objetivo, “proporcionando efectivamente una vista 3D”. La cámara puede detectar el flujo de gas dentro de cúmulos de galaxias distantes y rastrear cómo se comportan los diferentes elementos dentro de los escombros de las explosiones de supernovas.
El sensor de imagen de 36 píxeles debe estar extremadamente frío durante las operaciones científicas para lograr esta increíble hazaña.
Los camarógrafos pueden conectar un ventilador a su cámara sin espejo para mantenerla fría durante la grabación de video de alta resolución. Sin embargo, para un instrumento como Resolve, un ventilador simplemente no es suficiente.
Utilizando un sistema de enfriamiento de seis etapas, el sensor se enfría a -459,58 grados Fahrenheit (-273,1 grados Celsius), que es solo 0,09 grados Fahrenheit (0,05 grados Celsius) por encima del cero absoluto. Por cierto, la temperatura media del Universo es de unos -454,8 grados Fahrenheit (-270,4 grados Celsius).
Si bien una cámara de 36 píxeles que ayuda a los científicos a aprender cosas nuevas sobre el cosmos puede parecer increíble, “en realidad es cierto”, dice Richard Kelley, investigador principal estadounidense de XRISM en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.
“El instrumento Resolve nos brinda una visión más profunda de la composición y el movimiento de los objetos que emiten rayos X utilizando tecnología inventada y refinada en Goddard durante las últimas décadas”, continúa Kelley.
XRISM y Resolve ofrecen los datos del espectro de rayos X más detallados y precisos en la historia de la astrofísica. Con sólo tres docenas de píxeles, están trazando un nuevo rumbo de la comprensión humana en todo el cosmos (y poniendo fin a la carrera de los megapíxeles).
Créditos de imagen: NASA, JAXA
