Descubren evidencia de planeta similar a “Tatooine”

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¿Alguna vez has deseado poder ver una doble puesta de Sol al estilo Star Wars?. Un grupo de astrónomos publicaron en la revista Nature el descubrimiento de fragmentos de rocas que podrían provenir de un planeta rocoso perteneciente a  un sistema estelar binario, es decir un sistema planetario que posee dos estrellas centrales en lugar de una. En otras palabras, se descubrió evidencia de la existencia de un planeta al estilo de Tatooine en nuestro Universo.

Interpretación artística del sistema Kepler 16B. Crédito: NASA/JPL.

Ya se han encontrado anteriormente otros planetas que orbitan sistemas binarios. El primero de ellos se llama Kepler 16B, descubierto en 2011, y desde entonces se han encontrado muchos otros. Sin embargo, pese al descubrimiento de estos exoplanetas, no querrías comenzar una granja de rocío en ninguno de ellos pues siempre se trataba de gigantes gaseosos. Esto se debe a que en los sistemas binarios la atracción gravitatoria de las dos estrellas puede dificultar la acreción del material sólido, necesaria para formar planetas rocosos. Los astrónomos pensaban que un planeta rocoso que orbitase un sistema binario al estilo de Tatooine era imposible… o al menos eso pensaban hasta ahora.

Telescopios Gemini Sur (arriba) y VLT (abajo), utilizados en el descubrimiento de los fragmentos rocosos. Crédito: ESO.

Utilizando dos telescopios situados en Chile, el observatorio Gemini Sur y el VLT (Very Large Telescope), los astrónomos descubrieron evidencia de la existencia de fragmentos rocosos provenientes de un asteroide orbitando alrededor de un sistema estelar muy muy lejano, llamado SDSS 1557. Al principio pensaron que estaban observando un sistema simple formado por una estrella enana blanca (un remanente estelar muy pequeño y denso que queda una vez que la estrella ha consumido todo su combustible). Sin embargo, luego se dieron cuenta que acompañando a esta enana blanca había una enana marrón, una especie de estrella “fallida” que no posee la masa suficiente como para desencadenar procesos de fusión en su interior, escondida dentro del polvo que rodeaba a la enana blanca.

La fuerza gravitatoria generada por la enana blanca es lo suficientemente intensa como para arrastrar polvo a su alrededor, lo cual cambia la longitud de onda de la luz que nos llega. Utilizando instrumentos especiales en los telescopios, el equipo de astrónomos pudo analizar estos corrimientos en la longitud de onda, proporcionando mucha información acerca de la composición química del polvo.

Interpretación artística de la enana blanca atrayendo polvo y fragmentos rocosos. Crédito: NASA/ESA.

Hasta el momento el material que se ha encontrado orbitando sistemas binarios estaba compuesto mayormente de hielo y carbono. Sin embargo, pareciese que los fragmentos rocosos encontrados en SDSS 1557 son ricos en elementos como silicio y magnesio, los cuales son componentes principales de planetas rocosos como la Tierra y Marte.

Basándose en la cantidad de polvo que midieron cayendo en la enana blanca, se piensa que el asteroide del que provinieron esos fragmentos tenía al menos cuatro kilómetros de diámetro. Si es posible la formación de un asteroide rocoso tan grande alrededor de un sistema binario significa que varios de estos objetos podrían haberse fusionado para formar un planeta rocoso también.

Este grupo de astrónomos planea para el próximo año utilizar el Telescopio Espacial Hubble para hacer una observación más detallada. Por suerte aún no se ha detectado nada que se parezca a una Estrella de la Muerte dentro de todo ese polvo…


Fuentes:

 

Los 7 planetas de la estrella TRAPPIST-1

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Científicos de la NASA dieron hoy, 22 de febrero, una conferencia de prensa, se publicitó con un día de anticipación y causó cierta inquietud. Esta se trató sobre un descubrimiento muy importante en el área de exoplanetas, pero no se supo sobre el tema en cuestión hasta el momento de la conferencia.
El panel de investigadores de la NASA anunció que encontraron en la estrella TRAPPIST-1 varios planetas rocosos en la zona de habitabilidad, es decir, la zona en donde el agua se encuentra en estado líquido. Si el planeta estuviera muy cercano a su estrella, el agua estaría en estado gaseoso por la alta temperatura y no podría haber vida tal como la conocemos en la tierra. Por el contrario, un planeta muy lejano de la estrella sería un páramo helado y el agua estaría congelada, imposibilitando así la vida. Pero, entre medio de esas dos situaciones extremas, existe una zona templada, donde el agua es liquida, y la vida, tal como la conocemos en la Tierra, no tendría problemas en desarrollarse. Esto último se estaría intentando comprobar con los recientes descubrimientos de los planetas rocosos anteriormente nombrados. Hay que recordar que se llama exoplanetas a los planetas que orbitan otras estrellas y no el Sol, como sería en este caso.

La estrella en cuestión, Trappist-1, se encuentra ubicada a 40 años luz del Sol. Esta distancia, en términos astronómicos, se puede considerar como cercana a la Tierra. La estrella está en la constelación de Aquario. El sistema de la estrella y sus exoplanetas fueron bautizados como sistema TRAPPIST-1, que es la sigla en inglés del telescopio que descubrió este objeto: “The Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope” (TRAPPIST), que traducido sería “El pequeño telescopio de tránsitos de planetas y planetesimales”. Este instrumento se encuentra en Chile y es operado por la ESO.

El telescopio encontró tres planetas en el sistema, que luego fueron confirmados por otros telescopios, inclusive por los telescopios VLT de la ESO que son muy poderosos. Dado que este sistema llamó la atención, fue observado también en infrarrojo por el telescopio espacial Spitzer el cuál confirmó dos de los planetas originales y encontró cinco más, dejando el número total en siete. Los resultados de esta investigación saldrán publicados en el próximo número de la revista Nature.

Los datos tomados con el telescopio Spitzer permitieron medir los tamaños de los siete planetas y tener un primer estimado de las masas. Con ambos datos se pudo calcular un estimado de la densidad. Basándose en  las densidades obtenidas se pudo predecir que estos planetas son probablemente rocosos, tal como son la Tierra o Marte. Si bien no es posible determinar cuanta agua pueden tener, con más observaciones será posible determinar sí hay agua distribuida en la superficie. La masa del planeta más lejano de los siete a su estrella es el único cuya determinación tiene grandes incertezas, por lo tanto, no hay que descartar que pueda ser un planeta formado por hielo.

En sí, TRAPPIST-1 es una estrella muy pequeña en relación a nuestro Sol, tiene tipo espectral M8 y es una enana roja. Comparado con el Sol, su radio es del 10% del radio solar y tiene el 8% de la masa. En términos generales, es más parecida en tamaño al planeta Júpiter, salvo que en su interior se producen reacciones nucleares siendo por esto una estrella.

A estos planetas se los nombró con letras para su identificación, siendo el planeta “b” más cercano a al estrella y “h” el más lejano. En la figura siguiente puede apreciarse que el sistema Trappist-1 es apenas más grande que el sistema de satélites de Júpiter. Comparado con el sistema Solar ocupa apenas una pequeña fracción de este.

Crédito: NASA’s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California, administra el Spitzer Space Telescope mission for NASA’s Science Mission Directorate, Washington. las operaciones de ciencia son manejadas por el  Spitzer Science Center at Caltech in Pasadena. Las operaciones de espaciales son responsabilidad de  Lockheed Martin Space Systems Company, Littleton, Colorado. Los datos son archivados en el Data are archived en el  Infrared Science Archive en  Caltech/IPAC. Caltech administra el JPL para NASA.

 

Crédito: Nasa

Además de la presentación en la rueda de prensa, tanto NASA como la ESO, las dos organizaciones que participaron en la investigación, estructuraron distintas actividades para la divulgación de la noticia. La ESO preparó material para planetarios, pero su existencia se comunicó muy temprano a la mañana, antes de la conferencia.Por otro lado, la Nasa organizó distintos materiales (a la derecha podemos apreciar la imagen de una supuesta propaganda para pasar las vacaciones en  Trappist-1e, uno de los planetas).

Otra de las novedades, fue que la revista Nature no sólo publicó el paper aquí, sino que también publicó una historia de Ciencia Ficción (en inglés) llamada “The Terminator” escrita por Laurence Suhner, que se la puede encontrar en este link. Esta relato cuenta una historia de colonizadores humanos en el sistema descubierto.

Fallece Vera Rubin, pionera en el estudio de la materia oscura

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El pasado 25 de diciembre, en vísperas de Navidad, el mundo de la astronomía fue sacudido por la muerte de la Vera Rubín, la astrónoma que aportó las primeras pruebas de la existencia de la materia oscura, y una de las pioneras en la inclusión de las mujeres en el mundo de la ciencia. Por medio de sus investigaciones ha hecho inmensas contribuciones a la comprensión del Universo; en esta nota recordaremos su trabajo y sus muchos aportes.

La astrónoma pionera

Vera Rubin nació en Filadelfia, en 1928. Desde los diez años se sintió fascinada por la astronomía y soñó con dedicarse a la investigación del Cosmos. Sin embargo, en aquella época no estaba bien visto que las mujeres se dedicaran a esta profesión. De hecho, Vera solía comentar que su profesor de física de secundaria ignoraba a sus alumnas.

Si bien las mujeres no eran ajenas al mundo de la ciencia, en general eran relegadas a tareas secundarias. Por ejemplo, las calculistas actuaban como verdaderas calculadoras humanas, llegando a pasar días o semanas enteras resolviendo en lápiz y papel (y como mucho una regla de cálculo) las cuentas que necesitaban los astrónomos para sus investigaciones, y que hoy en día haríamos en cuestión de segundos con una computadora. Sin embargo, la idea de una astrónoma mujer era algo insólito.

En contra de todas las expectativas, Vera se recibió de astrónoma en el Vassar College en 1948. Luego intentó inscribirse en la Universidad de Princeton, pero no se permitieron mujeres en el programa de estudios graduados de Astronomía hasta 1975. Entonces, solicitó ser admitida en Cornell, donde estudió Física bajo la dirección del mismísimo Richard Feynman.

Vera Rubin, trabajando con un espectrógrafo.

Allí, Vera realizó su tesis sobre la distribución de velocidades de las galaxias. Los resultados de esta publicación fueron muy discutidos. Muchos no quisieron ver que Vera estaba antes las puertas de un gran descubrimiento.

En su tesis de doctorado mostró que las galaxias se agrupaban en grandes asociaciones. Pero una vez más, su trabajo no fue reconocido. Estos resultados no generaron interés cuando se publicaron, pero fueron confirmados quince años más tarde y constituyen la base del estudio actual de la estructura a gran escala del Universo.

La materia oscura del Universo

A mediados de los años 60, Vera Rubin estaba trabajando con espectrógrafo muy sensible que permitía medir la velocidad de las estrellas en las galaxias espirales en función de su distancia al centro, permitiendo obtener así sus curvas de rotación.

Fue entonces cuando, midiendo la velocidad de rotación de las estrellas de la galaxia Andrómeda, Vera observó algo muy extraño: las situadas en los extremos giraban casi a la misma velocidad que las más internas. ¡Esto no tenía sentido! Las zonas centrales de la galaxias tenían una densidad de materia muy superior, y según las leyes de la astrofísica, allí las estrellas deberían rotar mucho más rápido.

Su primera reacción fue pensar que las mediciones estaban equivocadas, o que Andrómeda tenía un comportamiento peculiar, diferente al de otras galaxias. Sin embargo, cuando analizó otras galaxias espirales y vio que en todas ellas ocurría lo mismo, es decir, que la velocidad de rotación de las estrellas no disminuía a medida que se alejaban del centro, se dio cuenta que algo no encajaba.

Vera Rubin, junto a la curva de rotación galáctica que obtuvo de la galaxia Andrómeda.

La publicación en 1970 de sus inequívocos resultados agitó a toda la comunidad cosmológica: si las estrellas en el exterior de las galaxias giraban a la misma velocidad que las centrales, ¡eso implicaba que debían estar rodeadas de la misma densidad de materia! Sin embargo, los astrónomos continuaban viendo que las zonas externas estaban más vacías. Entonces ello generó la pregunta:  ¿qué materia generaba esa densidad faltante?

Mucho tiempo antes, en los años 30, Fritz Zwicky había postulado que el universo podía estar plagado de una materia oscura desconocida que afectara al movimiento de las galaxias, pero los datos de Rubin fueron la prueba experimental de su existencia. Lo sorprendente del caso es que no se podía tratar sólo de planetas, meteoritos, u otros cuerpos que permanecían ocultos a los telescopios porque no emitían luz. La cantidad de materia necesaria para que las observaciones encajaran con las leyes físicas era tan grande que debía estar constituida por algún tipo de partícula desconocida.

Desde entonces el análisis de cúmulos de galaxias y fenómenos como las lentes gravitacionales han confirmado que aproximadamente el 90% de la masa del Universo está formado por un tipo de materia totalmente diferente a la que conocemos. Esta materia, cuya naturaleza continúa siendo un misterio, fue llamada entonces materia oscura (y puesto que Star Wars todavía no se había estrenado en esa época, sólo podemos pensar que el nombre se debe a la falta de imaginación por parte de los astrónomos).

El legado de Vera Rubin

Pese al escepticismo inicial, el trabajo pionero de Rubin ha resistido la prueba del tiempo. Tal fue el éxito de su trabajo que la astrónoma era una de las grandes candidatas a ganar el Nobel de Física. Para algunos su historia encarnó durante años la desigualdad que hay detrás del premio más prestigioso en ciencia. Desde 1901, los hombres se han llevado el 99% de los Nobel de Física, premios que solo se otorgan en vida.

Aún así, y pese a la falta de reconocimiento que había sufrido inicialmente Vera Rubín permaneció siempre humilde frente al éxito. De hecho, ella nunca tomó el crédito de haber descubierto la materia oscura, sino que simplemente se limitaba a decir que:

“Yo observé que las galaxias giraban de una manera totalmente inesperada según las leyes de Newton y Kepler. Esto se interpretó como la primera evidencia de que la materia oscura existía, y continúa siendo la hipótesis más factible, pero también podría ser que arrastráramos un error fundamental en las ecuaciones que utilizamos para describir el movimiento de los cuerpos celestes….”

Desde los trabajos de Vera y de Fritz Zwicky, se han sucedido numerosas pruebas y observaciones para detectar los efectos de la materia oscura, tales como las lentes gravitacionales. En la actualidad todos los modelos de formación de galaxias incluyen la presencia de materia oscura. En el modelo cosmológico actual, la materia oscura es crucial, y se logran reproducir muy bien las estructuras a gran escala, es decir, la distribución de galaxias y cúmulos de galaxias del Universo, tema en el que también Vera puso su granito de arena.

En 1990, en una entrevista a la revista Discover, Vera dijo la siguiente frase, la cual encarna perfectamente la mentalidad que debería tener, no sólo cual quier astrónomo, sino cualquier persona que quiera contribuir al progreso de la ciencia:

“La fama es pasajera. Mis números significan más para mí que los premios. Si los astrónomos siguen usando mis datos en el futuro, ese será mi mayor honor”

Como manejarse con los medios de comunicación: el Astrónomo Indignado

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Una de las cuestiones desagradables que tenemos tanto los astrónomos profesionales, estudiantes o aficionados a dicha ciencia es el pobre manejo de la información que brindan los medios de comunicación acerca de los descubrimientos científicos en nuestra área. Si le agregan a esto el horóscopo diario, las tonteras planetarias hippies New Age y, por último, las teorías conspirativas sobre la invasión Ovni, se llega a un punto de quiebre.

La pregunta es qué hacer, cómo manejarse en la situación donde desde el vamos no se puede tener ninguna colaboración de los medios de comunicación. Es decir, ellos son  el enemigo que continuamente plantean una falsa neutralidad, presuponiendo que la ignorancia y la sabiduría deben debatir y, por supuesto,  consideran  que su medio es neutral. Esa neutralidad no sólo es inaceptable sino que el medio lucra con este supuesto debate. Existe otra modalidad aún más irritante, la información es alterada (no para bien) con la excusa de que la noticia así vende. Interrogando una vez a un periodista científico sobre esto me contestó: así lo quería el editor.

El Instituto de Astrofísica de Andalucía ha encontrado una solución muy imaginativa y divertida, aunque algo exagerada: “El Astrónomo Indignado”, un podcast en youtube que muestra lo que ningún astrónomo exteriorizaría: su furia ante la estupidez. Al mismo tiempo el podcast incluye explicaciones  científicas impecables.

Este es su primer programa, me ha causado mucha gracia y espero que les guste.

El segundo programa ha sido subido hace unas pocas horas y aunque yo he publicado en la revista Nature, no puedo mas que darle la razón al Astrónomo Indignado.

 

 

James Webb: el telescopio espacial sucesor del Hubble

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Espejo primario del JWST en el laboratorio.

Espejo primario del JWST en el laboratorio.

El telescopio espacial James Webb (JWST) es un proyecto conjunto de las agencias espaciales de Europa, Canada, y Estados Unidos que se empezó a gestar hace 20 años y, finalmente, en Octubre de 2018 será lanzado desde la Guyana Francesa en un cohete Ariane V-ECA (una versión del mismo cohete con el cual se lanzó el Arsat II).

Antes de hablar del telescopio en sí, me parece importante mencionar cuáles son las motivaciones para realizar un proyecto de tal envergadura. El JWST costó 8.800 millones de dólares, si calculamos el gasto por cada hora de observación este es mayor que en cualquier observatorio terrestre. A eso hay que sumarle que un error en la misión podría dejarlo inutilizable, porque a diferencia del Hubble este no estará en orbita alrededor de  la Tierra y, por lo tanto, no se lo podrá reparar o modificar por misiones tripuladas como sucedió con su antecesor en varias oportunidades.

Entonces, ¿por qué poner un telescopio en el espacio? La respuesta es corta: librarnos de la atmósfera nos permite hacer observaciones que serían imposibles desde la Tierra. ¿Por qué es esto así? y en ¿qué afecta la atmósfera a la luz?

Cuando hablamos de “luz” generalmente nos referimos a la luz visible, la única luz que nuestros ojos pueden detectar (los colores del arcoíris), pero esta no es más que una pequeña porción del amplio espectro de energías (o longitudes de onda) que puede tener la “luz”. Veamos cuánto de este espectro deja pasar nuestra atmósfera.

Opacidad de la atmósfera en función de la longitud de onda de la luz. /WIKIPEDIA

Como se observa, la atmósfera es completamente transparente a las ondas de Radio, tiene algunas ventanas en el infrarrojo y deja pasar lo que llamamos la luz visible, convirtiendo así a nuestros ojos en un buen instrumento para observar el cielo nocturno. Una gran parte de la luz proveniente del espacio es bloqueada y no llega a la superficie de la Tierra (por suerte!!!) como es el caso de la mayor parte de la radiación Infrarroja, la Ultravioleta, de Rayos-X y rayos Gamma. Esta luz que se pierde contiene información valiosa para los astrónomos,  para observarla no queda otra que salir afuera de la atmósfera, esta es la razón principal pero no la única. También la luz que llega a nosotros se ve distorsionada por la turbulencia atmosférica que degrada la calidad de las imágenes de los telescopios terrestres, un efecto que los observatorios mas modernos empezaron a contrarrestar (aunque solo parcialmente) mediante el uso de la Óptica Activa y Adaptativa. Otro inconveniente es que el cielo nocturno, por más oscuro que parezca, tiene un pequeño brillo y, particularmente, es un problema cuando se quieren observar objetos muy lejanos en el tiempo y espacio, como las primeras galaxias. En este caso este tipo de observaciones sólo pueden hacerse desde el espacio. Otra gran ventaja es que en el espacio es permanentemente de noche  y no hay nubes, con lo cual el telescopio puede funcionar todo el tiempo.

Como dice el título, el James Webb no se plantea como un reemplazo del Hubble sino como un sucesor, ya que sus capacidades son muy distintas. Su misión científica es extender y complementar lo logrado con su antecesor. Para esto es necesario que pueda observarse más lejos y más profundo, a lugares que el Hubble no llega. Por esta razón, fue diseñado para funcionar en el Infrarrojo, en la banda de 0.6 a 26 micrones (el Hubble observa principalmente luz visible) y con una capacidad colectora de luz casi 7 veces mayor.

Comparación de los espejos primarios del Hubble y el James Webb.

El JWST cuenta con un espejo primario de 6.5m de diámetro, un récord para telescopios espaciales. Debido a su tamaño irá replegado dentro del cohete y uno de los desafíos más importantes es lograr que se abra con perfecta precisión en el espacio, un error milimétrico causaría problemas de imagen. El espejo está compuesto por 18 segmentos hexagonales de Berilio, material elegido por su bajo peso, y la superficie reflejante está hecha de Oro (solo 3 gramos por cada segmento), que le da una reflectividad de 98%.

 

Lagrangianpointsanimated

Sol, Tierra, y puntos de Lagrange. El telescopio estará ubicado en el 2.

El telescopio va a estar ubicado a 1.5 millones de km de la Tierra (4 veces más lejos que la Luna), orbitando alrededor del punto de Lagrange L2. Los puntos de Lagrange son puntos del sistema Tierra-Sol donde un cuerpo pequeño teóricamente puede mantenerse orbitando en la misma posición relativa a estos dos solamente bajo la influencia de la atracción gravitatoria. Particularmente, al estar en el punto L2 el telescopio tendrá siempre al Sol, la Tierra y la Luna en la misma dirección, de esta forma podrá bloquear no solo la radiación del Sol sino también la radiación Infrarroja de la Luna y la Tierra. Para este fin cuenta con un escudo gigante, del tamaño de una cancha de tenis. La razón para tener un escudo tan grande es que la radiación Infrarroja que Webb va a detectar está relacionada con la Temperatura de un cuerpo. Como los detectores son tan sensibles es necesario bloquear las fuentes cercanas para que el telescopio opere a una temperatura muy baja. Mientras el lado iluminado por el Sol soportará una temperatura de 85°C, las 5 capas del escudo se encargarán de disipar este calor para que el telescopio trabaje a una temperatura cercana a los -220° C.  Además, se usará un sistema refrigerante para enfriar aún más los detectores a temperaturas de hasta -266° C (7 K).

El tamaño del JWST es comparable al de una cancha de Tenis.

La misión está diseñada para durar aproximadamente 5 años, pero se espera que dure más de 10. Cuenta con 4 instrumentos con diferentes funciones para capturar imágenes. Tres de ellos

Espectro con lineas de absorción. Diversas propiedades sobre la fuente (estrella, galaxias, etc) pueden ser deducidas analizando su espectro.

funcionan en el infrarrojo cercano -de 0.6 a 5 micrones-: NIRSpec es un espectrógrafo (instrumento que dispersa la luz en función de su longitud de onda) que permitirá obtener espectros de hasta 100 objetos en una misma imagen, NIRCam es una cámara equipada con un coronógrafo y FGS/NIRISS será utilizado para el guiado, como cámara y espectrógrafo. MIRI, el cuarto instrumento, cubrirá la banda de Infrarrojo medio (5 a 28 micrones).

La luz se corre hacia el Rojo o el Azul, según la fuente se aleje o se acerque del observador.

Una de las cosas más impresionantes que va a ofrecer este telescopio, gracias a su capacidad de captar señales extremadamente débiles en el Infrarrojo, es observar las primeras galaxias formadas después del Big Bang. Como el Universo se expande, las galaxias más lejanas se alejan más y más de nosotros y su luz se va corriendo hacia el rojo (lo que se conoce como Redshift), justo donde el Webb detectará. Observar estas primeras galaxias permitirá estudiar la formación de estrellas y galaxias en el Universo temprano, apenas 250 millones de años después del Big Bang.

Con el JWST se podrá observar galaxias con Redshifts inalcanzables hoy en día.

Observar en el Infrarrojo también le permitirá penetrar nubes de gas y polvo, necesario para estudiar las densas regiones de formación estelar y los discos protoplanetarios alrededor de estrellas jóvenes. A su vez, la gran resolución espectral del Webb representa una gran oportunidad para estudiar las atmósferas de los numerosos exoplanetas conocidos y buscar por señales de habitabilidad. Estos son algunos de los objetivos científicos que se plantean de antemano, pero generalmente cuando hay un salto de calidad tan significativo en un instrumento astronómico es común que haya descubrimientos o usos totalmente inesperados. Esto ya pasó con el Hubble, una de sus imágenes más famosas -el Campo Profundo del Hubble– sirvió como fuente de más de 400 artículos científicos.