Equipo australiano de doctorado utiliza IA para restaurar la claridad del telescopio James Webb

El cosmos es profundo y vasto. Es inquietantemente hermoso y está lleno de misterio. Comprender este universo es clave para entender nuestros propios orígenes y nuestro lugar dentro de él.

Para ayudar con esto, los científicos han construido el Telescopio Espacial James Webb (JWST), una herramienta poderosa diseñada para capturar la luz de las primeras galaxias y revelar cómo surgió nuestro mundo. Es el telescopio más grande en el espacio, lo que permite estudiar objetos astronómicos usando radiación infrarroja.

Esta forma de luz tiene longitudes de onda más largas que la luz visible, y puede penetrar nubes de polvo cósmico que bloquean la luz visible. Y como Webb observa longitudes de onda más largas, necesita una gran área colectora para lograr alta resolución.

El espejo principal de Webb consta de 18 segmentos hexagonales de berilio recubierto de oro, formando un espejo de 6,5 metros de diámetro. Este gran espejo, combinado con instrumentos de alta resolución y alta sensibilidad, permite a Webb detectar objetos mucho más distantes que los telescopios espaciales anteriores.

Para que estas observaciones sean posibles, Webb debe mantenerse a temperaturas extremadamente bajas, por debajo de 50 K (−370 °F; −223 °C). Esto evita que el propio calor del telescopio interfiera con las débiles señales infrarrojas que intenta capturar. Un escudo solar multicapa protege al telescopio de fuentes de calor externas como el Sol, la Luna y la Tierra.

Con estos potentes instrumentos, Webb ha permitido investigaciones en varios campos de la astronomía y la cosmología, incluida la observación de las primeras estrellas, la formación de las primeras galaxias y la ciencia atmosférica detallada de exoplanetas potencialmente habitables.

Sin embargo, algunas imágenes recientes de Webb han estado bastante borrosas debido a distorsiones en uno de sus instrumentos clave. Para resolver este problema, dos investigadores doctorados de la Universidad de Sídney, Max Charles y Louis Desdoigts, recurrieron a la IA. Impresionantemente, lo hicieron desde la Tierra sin ningún cambio de hardware.

¿Pero por qué importa esto? ¿Qué ha estado descubriendo Webb que hace que unas imágenes más nítidas sean tan importantes? Veamos.

James Webb Space Telescope: Sorprendentes descubrimientos del Universo temprano

Desde que entró en operación, Webb ha encontrado galaxias con estructuras complejas y agujeros negros cuando el universo aún era muy joven, desafiando lo que sabíamos sobre la rapidez con la que las primeras galaxias podían formarse y crecer.

Webb ha revelado firmas atmosféricas claras —incluyendo metano, dióxido de carbono, dióxido de azufre, amoníaco e incluso sulfuro de hidrógeno— en varios mundos. Algunas de estas moléculas solo tenían evidencia tentativa (o ninguna) antes de JWST; Webb entregó las primeras detecciones inequívocas en varios casos, avanzando dramáticamente la química de exoplanetas.

El telescopio ha observado características como las auroras de Júpiter y caracterizado cuerpos pequeños incrustados en el cinturón de asteroides entre Júpiter y Marte, que son difíciles de detectar para otros telescopios, demostrando la flexibilidad de JWST. Varios agujeros negros masivos también han sido descubiertos por el telescopio.

Con estos y muchos más descubrimientos, JWST ha estado cumpliendo su promesa. Nos está mostrando que el universo temprano es mucho más activo y complejo de lo que pensábamos que. Su poder también nos ayuda a ir más allá de nuestra galaxia y sistema solar con conocimientos más detallados y precisos sobre la naturaleza del cosmos.

Más recientemente, astrónomos detectaron¹ “uno de los descubrimientos más desconcertantes” hasta la fecha mientras revisaban las imágenes de Webb. 

Estos objetos muy brillantes y desconcertantes podrían ser la galaxia más antigua conocida en el universo, emergiendo 100 millones de años después del Big Bang, o podrían ser una enana marrón, es decir, una estrella fallida, que es más grande que los mayores planetas gaseosos pero no lo suficientemente grande para sostener fusión nuclear en su núcleo. La identidad exacta de Capotauro sigue sin estar clara, pero ciertamente es “interesante y prometedora”.

Capotauro fue detectado por un equipo de astrofísicos del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia en un estudio previo, cuando intentaban identificar galaxias antiguas en observaciones de JWST. La falta de datos de alta resolución, sin embargo, les impidió especificar su identidad. Pero luego JWST liberó más datos sobre Capotauro a principios de este año, lo que ayudó al equipo a reducir las posibilidades.

El equipo utilizó las imágenes tomadas por la Cámara de Infrarrojo Cercano (NIRCam) de JWST en siete longitudes de onda para medir el brillo de Capotauro y datos limitados pero más detallados del Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano (NIRSpec) para obtener una idea de su edad y temperatura.

Los datos de la NIRCam y NIRSpec fueron combinados, y luego se usaron modelos para probar tres posibles configuraciones galácticas. También se probó un escenario en el que Capotauro podría ser una enana marrón en el borde exterior de la Vía Láctea, junto con una variedad de otras posibilidades, como que el objeto sea un exoplaneta peculiar o una galaxia joven muy extraña.

Si bien los resultados fueron inconclusos, el equipo ha identificado las dos opciones más probables.

Una posibilidad es que Capotauro se haya formado alrededor de 100 millones de años después del Big Bang, lo que empuja la edad de la galaxia más antigua conocida en unos 200 millones de años. La otra posibilidad es que Capotauro sea una enana marrón inusual, la más fría y más distante de nuestra galaxia.

Ambas son posibilidades “muy emocionantes” ya que desafiarían lo que creíamos saber sobre nuestra galaxia y su evolución, dijo el coautor del estudio Giovanni Gandolfi, astrofísico del INAF.

En otra nueva observación usando JWST, los astrónomos descubrieron cinco compuestos complejos basados en carbono² atrapados en el hielo alrededor de una estrella fuera de la Vía Láctea.

Las moléculas orgánicas han sido detectadas alrededor de una protoestrella en una galaxia enana, la Gran Nube de Magallanes, que está a 160 000 años luz de la Tierra y orbita cerca de nuestra galaxia. Esta pequeña galaxia está llena de estrellas calientes y luminosas y tiene menos elementos más pesados que el helio que la Vía Láctea. Al comprender esta galaxia, los astrónomos buscan aplicar ese conocimiento a galaxias más distantes cuando el universo era mucho más joven.

“Las condiciones extremas nos dicen más sobre cómo puede ocurrir la química orgánica compleja en estos entornos primitivos donde hay muchos menos elementos pesados como carbono, nitrógeno y oxígeno disponibles para reacciones químicas.”

– Coautora del estudio Marta Sewilo, astrónoma de la Universidad de Maryland y del Centro Espacial Goddard de la NASA

Los investigadores apuntaron Webb a ST6, una estrella en desarrollo en la Gran Nube de Magallanes, y, con la ayuda de herramientas que miden luz infrarroja, encontraron los siguientes moléculas complejas en el hielo a su alrededor: metanol, etanol, acetaldehído, ácido acético y formiato de metilo.

De estos, el metanol es el único que ha sido “detectado de forma concluyente” en protoestrellas, lo que hace que las nuevas observaciones sean “excepcionales”.

Los investigadores incluso encontraron señales que podrían ser causadas por gliceraldehído, que puede reaccionar con otras moléculas para formar ribosa, un tipo de azúcar importante para el ácido ribonucleico (ARN), esencial para la vida.

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AMIGO: La calibración de IA que agudizó el NIRISS-AMI del JWST

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Con todos estos descubrimientos provenientes de Webb, dos investigadores doctorados de la Universidad de Sídney, Max Charles y Louis Desdoigts, se dieron cuenta de que podían hacer el telescopio aún más eficaz. Su software impulsado por IA corrigió el desenfoque en las imágenes de Webb desde la Tierra sin requerir costosas misiones de reparación espacial.

El problema que resolvieron estaba en el Interferómetro de Enmascaramiento de Apertura (AMI), el único componente diseñado en Australia del telescopio. AMI en el instrumento NIRISS es el interferómetro infrarrojo de mayor resolución jamás colocado en el espacio. Permite a los astrónomos obtener imágenes de alta resolución de estrellas y planetas fuera de nuestro sistema solar combinando luz de diferentes secciones del espejo principal de Webb.

Pero cuando el telescopio comenzó sus operaciones, el rendimiento de AMI se vio afectado por distorsiones electrónicas en el detector de su cámara infrarroja. Con la migración de carga, o el Efecto Brighter-Fatter, limitando el rendimiento de AMI, las imágenes capturadas por el telescopio sufrían una sutil borrosidad.

Los telescopios espaciales han enfrentado defectos ópticos similares antes. Hubble tuvo un problema comparable en los años 90 debido a un error de espaciado de lentes. Su espejo principal tenía la forma incorrecta, un defecto llamado aberración esférica, que provocó que el espejo primario tuviera más de un punto focal, haciendo que sus imágenes fueran borrosas.

Para llevar los datos borrosos a foco, la NASA rediseñó la Cámara Ancha de Campo y Planetaria 2 (WFPC2) y desarrolló el paquete de instrumentos Óptica Correctiva del Telescopio Espacial (COSTAR), que tenía el tamaño de un gran refrigerador y actuaba como un par de gafas para la Cámara de Objetos Tenues (FOC), el Espectrógrafo de Alta Resolución Goddard (GHRS) y el Espectrógrafo de Objetos Tenues (FOS). Tanto WFPC2 como COSTAR fueron instalados por astronautas durante la primera misión de servicio de Hubble a finales de 1993.

Esta vez, en lugar de enviar astronautas para reparaciones físicas, los investigadores crearon un método de calibración basado en software aquí mismo en la Tierra. Charles y Desdoigts (que ahora es investigador postdoctoral en la Universidad de Leiden, Países Bajos) desarrollaron lo que llamaron Observaciones Generativas de Interferometría de Enmascaramiento de Apertura, o AMIGO³.

AMIGO es un marco de calibración de código abierto “que modela de forma directa todo el sistema AMI de JWST —incluyendo su óptica, la física del detector y la electrónica de lectura— usando una arquitectura diferenciable de extremo a extremo implementada en el framework Jax y, en particular, explotando el paquete de modelado óptico dLux.”

Utiliza redes neuronales y simulaciones avanzadas para replicar cómo funcionan la óptica y la electrónica de Webb en el espacio. Para diseñar sus algoritmos que corrigen digitalmente las imágenes, los investigadores identificaron el problema donde la carga eléctrica se extiende a píxeles adyacentes.

De esta manera, “lograron arreglar las cosas con código” en lugar de “enviar astronautas a atornillar nuevas piezas”, dijo el profesor Peter Tuthill de la Escuela de Física de la Universidad de Sídney y del Instituto de Astronomía de Sídney, quien creó AMI y trabajó en la solución. “Es un ejemplo brillante de cómo la innovación australiana puede tener un impacto global en la ciencia espacial.”

Con la ayuda de AMIGO, Webb entregó imágenes claras y más nítidas, capturando objetos celestes oscuros con detalle preciso.

Para probar cuán eficaz es AMIGO, Charles lideró un estudio separado⁴, donde, usando la calibración mejorada, Webb produjo imágenes nítidas de volcanes en la luna Io de Júpiter, un chorro de agujero negro y los vientos cargados de polvo de WR 137.

“Este trabajo lleva la visión de JWST a un enfoque aún más nítido”, dijo la Dra. Desdoigts. “Es increíblemente gratificante ver cómo una solución de software amplía el alcance científico del telescopio, y saber que fue posible sin salir nunca del laboratorio.”

Invertir en tecnología espacial

En el ámbito de la tecnología espacial, Northrop Grumman (NOC ) es el nombre líder, que fue el contratista principal del Telescopio Espacial James Webb.

Además de ayudar a construir JWST, la compañía ha desarrollado muchas otras tecnologías espaciales importantes, incluyendo la nave espacial Cygnus, que es un vehículo de reabastecimiento de carga para la Estación Espacial Internacional (EEI), el cohete Antares para misiones Cygnus, el cohete Pegasus lanzado desde el aire, el Vehicle de Extensión de Misión (MEV) para acoplarse a satélites y extender su vida operativa, y HALO para el programa Artemisa.

Siendo una empresa de tecnología aeroespacial y de defensa, Northrop Grumman también desarrolla sistemas de aviones militares, armas tácticas avanzadas y soluciones de defensa contra misiles para agencias gubernamentales de EE. UU. y clientes internacionales. Además, proporciona sistemas de mando, control, comunicaciones y reconocimiento.

Recientemente, la compañía firmó un acuerdo con la startup de IA Luminary Cloud para acelerar el diseño de naves espaciales habilitado por IA. 

La startup ha desarrollado un modelo de IA, impulsado por PhysicsNeMo de NVIDIA , para el contratista de defensa para diseñar y construir nuevas naves espaciales más rápidamente. Con la asociación, los ingenieros tendrán acceso a esta herramienta diseñada específicamente llamada Physics AI que puede generar simulaciones de alta fidelidad de subsistemas en segundos, en lugar de las habituales 12 horas que pueden tomar las simulaciones de dinámica de fluidos computacional para producir una sola simulación. Actualmente está adaptada para diseñar toberas de propulsores de naves espaciales.

“Physics AI es el siguiente nivel de complejidad en IA, y Northrop Grumman está llevando esta tecnología a nuestros ingenieros de diseño para acelerar drásticamente el desarrollo de hardware. Usar IA para crear algo pequeño, como un propulsor de nave espacial, nos pone en el camino para hacer cosas mucho más grandes, como usar IA para diseñar componentes más grandes o incluso una nave espacial completa.”

– Han Park, vicepresidente de integración de IA en Northrop Grumman Space Systems

Para construir modelos que puedan generar nuevos diseños y predecir el mundo físico, la startup no utilizó los datos disponibles en internet sino que empleó las leyes de la física para crear diseños de naves espaciales.

“Compensamos la falta de datos con el hecho de que no intentamos predecir si esa imagen o conjunto de píxeles es un gato, un perro o un elefante. En su lugar, intentamos predecir si el flujo de aire se comporta de una manera que obedece a ciertos principios físicos.”

– dijo el CTO de Luminary Cloud, Juan Alonso

Ahora, en cuanto al desempeño del mercado de la compañía, al momento de escribir, la capitalización de mercado de $85 mil millones de Northrop Grumman está cotizando alrededor de $595, con un aumento del 26,8 % este año. Apenas a principios de este mes, las acciones de NOC alcanzaron un máximo histórico (ATH) de $640,90.

Para el tercer trimestre de 2025, la compañía reportó un aumento del 4 % en ventas, alcanzando $10,4 mil millones, impulsado por mayores ventas en tres segmentos: Sistemas de Misión, Sistemas de Defensa y Sistemas Aeronáuticos. Su segmento de Sistemas Espaciales, que brinda soluciones de misión de extremo a extremo mediante el desarrollo de sistemas espaciales, de defensa contra misiles y de lanzamiento, registró menores ventas debido al fin de los trabajos en ciertos programas espaciales. Las ganancias netas del período fueron $1,1 mil millones, o $7,67 por acción diluida. 

“El impulso que estamos generando en nuestro negocio impulsó un sólido desempeño del tercer trimestre para alcanzar nuestros objetivos financieros de crecimiento de un solo dígito medio, expansión de márgenes de segmento y aumento de flujos de efectivo año tras año.”

– CEO Kathy Warden.

El efectivo neto proporcionado por actividades operativas durante el período aumentó $466 millones, lo que, combinado con menores gastos de capital, ayudó a incrementar el flujo de caja libre en un 72 % ($526 millones). Sus premios netos, mientras tanto, totalizaron $12,2 mil millones, y la cartera acumulada alcanzó $91,4 mil millones.

Últimas noticias y desarrollos de acciones de Northrop Grumman (NOC)

Conclusión

A medida que la tecnología avanza, también lo hace nuestra capacidad de observar más profundamente el universo y mejorar nuestra comprensión del mismo. El Telescopio Espacial James Webb ha jugado un papel clave en el avance de este conocimiento.

Con la última innovación, los investigadores están reemplazando misiones costosas con código, haciendo que la IA sea esencialmente el mecánico de los instrumentos espaciales. Y a medida que empresas como Northrop Grumman también integran IA en la próxima generación de naves espaciales, la tecnología nos permite no solo alcanzar las estrellas sino también sostener esa exploración.

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Referencias

1. Gandolfi, G., Rodighiero, G., Castellano, M., Fontana, A., Santini, P., Dickinson, M., Finkelstein, S., Catone, M., Calabrò, A., Merlin, E., Pentericci, L., Bisigello, L., Grazian, A., Napolitano, L., Vulcani, B., Taylor, A. J., Arrabal Haro, P., Kirkpatrick, A., Backhaus, B. E., … Holwerda, B. W. (2025). Misterios de Capotauro — investigando la naturaleza desconcertante de un dropout extremo F356W. Astronomy & Astrophysics. Publicación avanzada en línea. https://doi.org/10.48550/arXiv.2509.01664
2. Sewiło, M., Rocha, W. R. M., van Gelder, M., Navarro, M. G., Charnley, S. B., Jin, M., Oliveira, J. M., van Loon, J. T., Francis, L., Wiseman, J., Indebetouw, R., Chen, C.–H. R., Hamedani Golshan, R., & Qasim, D. (2025). Protoestrellas a metalicidad subsolar: primera detección de grandes moléculas orgánicas complejas en estado sólido en la Gran Nube de Magallanes. Astrophysical Journal Letters, 992(2), L30. https://doi.org/10.3847/2041-8213/ae0ccd
3. Desdoigts, L., Pope, B., Charles, M., Tuthill, P., Blakely, D., Johnstone, D., Ray, S., Sivaramakrishnan, A., Kammerer, J., Thatte, D., & Cooper, R. (2025). AMIGO: una calibración del interferómetro JWST. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2510.09806
4. Charles, M., Desdoigts, L., Pope, B., Tuthill, P., Blakely, D., Johnstone, D., Ray, S., Ford, K. E. S., McKernan, B., & Sivaramakrishnan, A. (2025). Reconstrucción de imágenes con el interferómetro JWST. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2510.10924