Telescopio James Webb: el universo como nunca lo habíamos visto

Fue como si la humanidad estrenara gafas nuevas. Unas tan potentes que permiten ver casi hasta el origen del universo, hasta las primeras galaxias y estrellas que se formaron y que emitieron su luz hace 13.600 millones de años.

Después de un cuarto de siglo de trabajo en el diseño y construcción del Telescopio Espacial James Webb (JWST, por su sigla en inglés), una inversión que se estima en unos 10.000 millones de dólares, múltiples aplazamientos, un viaje a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra y un milimétrico proceso de alineación y puesta en funcionamiento, la Nasa y sus aliados internacionales probaron que el largo proceso ha valido la pena.

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Desde el lanzamiento, el 25 de diciembre del año pasado, y durante los seis meses siguientes, los miles de científicos, ingenieros y técnicos que trabajaron en el proyecto contuvieron la respiración en el despliegue de los componentes de un telescopio que tuvo que ser enviado al espacio doblado por su gran tamaño; en el enfriamiento de sus instrumentos, que alcanzaron temperaturas de -233 °C, y cuando un micrometeorito golpeó su gran espejo primario, de 6,5 metros y bañado en una delgada capa de oro.

Por eso no fue extraño que esta semana, durante la presentación de las primeras imágenes en color del Webb, científicos que forman parte de la misión, como el nobel de física John Mather, hayan manifestado su alivio de llegar hasta ese momento: “Cuando uno empieza algo así de grande siempre existe la posibilidad de que algo no funcione, pero funcionó y estamos muy orgullosos”.

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Y es que, por ahora, el telescopio espacial más potente construido por la humanidad, diseñado para aprovechar los descubrimientos de otros observatorios, como el Hubble y el Spitzer, no ha decepcionado. Con la revelación de las primeras cuatro imágenes a todo color y del espectro de la atmósfera de un exoplaneta gigante a 1.150 años luz de la Tierra, demostró la calidad de los instrumentos con los que está equipado, capaces de hacer visible lo invisible.

Una estrella moribunda, una impactante nebulosa donde nacen nuevas estrellas y la imagen infrarroja más nítida y profunda del universo fueron los objetivos elegidos por expertos de la Nasa, la Agencia Espacial Europea (ESA), la Agencia Espacial Canadiense (CSA) y el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI).

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De acuerdo con la doctora Macarena García, astrofísica de la ESA y directora de la división que opera el Miri —uno de los instrumentos del Webb—, esto representa una nueva era para la investigación en astronomía y astrofísica. “Si nos vamos a los inicios del universo, cuando se formaron las primeras galaxias y las primeras estrellas, la idea es observar estos objetos y luego entender cómo evolucionaron al día de hoy. No solo hablamos de galaxias, hablamos del ciclo de vida de las estrellas, cómo nacen, cómo crecen, cómo mueren, qué son los exoplanetas —planetas que orbitan fuera de nuestro sistema solar—, cuáles son sus atmósferas, si tienen indicios de vida y cómo se forman los agujeros negros. También, más cerca del sistema solar, se van a estudiar planetas y asteroides. Webb va a ayudarnos a entender cualquier cosa que pasa en el universo en el infrarrojo, desde los inicios de las galaxias hasta hoy”, dice la experta en diálogo con este diario.

Lo que quedó registrado en las imágenes presentadas no son objetos cósmicos desconocidos, pero sí es una nueva mirada con la mayor nitidez con la que han contado hasta ahora los astrónomos.

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Este camino había sido abierto por el telescopio espacial Spitzer, que estuvo en funcionamiento desde el 2003 hasta el 2020. Sin embargo, la promesa del Webb es ir más lejos en virtud de un espejo primario que es casi 60 veces más grande en área, lo que le permite recibir más luz y registrar imágenes con mayor claridad. En otras palabras, Webb tiene la increíble resolución del Hubble con una sensibilidad mayor.

Para la muestra de lo anterior, una de las imágenes que más impactaron al público en general fue la de la nebulosa de Carina, conocida también como NGC 3324, por la belleza de lo que se asemeja a valles y montañas de polvo cósmico estrellados. En ella los científicos vieron por primera vez regiones donde nacen las estrellas que antes habían sido invisibles, un punto de partida para las investigaciones siguientes.

Por su parte, la foto de un grupo de galaxias llamado el Quinteto de Stephan, de acuerdo con los expertos de la Nasa, proporciona nuevos conocimientos sobre cómo las interacciones galácticas pudieron haber impulsado la evolución de nuevas galaxias en el universo primitivo. Gracias a la visión infrarroja del JWST en la imagen es posible ver cúmulos brillantes de millones de estrellas jóvenes y regiones de brotes estelares donde nacen estrellas frescas. Estos nuevos registros les proporcionan a los científicos nuevos datos, como la velocidad y la composición de los flujos de gas cerca de un agujero negro supermasivo, lo que permitirá avanzar en la comprensión de estos misteriosos objetos cósmicos.

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Webb reveló también la imagen más nítida y profunda de una pequeña fracción del universo que corresponde al cúmulo de galaxias SMACS 0723, presentada el lunes por el presidente de Estados Unidos, Joe Biden. La postal muestra cómo lucía esta parte del universo hace 4.600 millones de años. Ruth Lazkoz, profesora de Física Teórica de la Universidad del País Vasco, explica en 'The Conversation' que esto se logró gracias a una “lupa cósmica”: “Podemos pensar en el JWST como un balde capaz de recoger luz. Y capta mucha más luz que ningún telescopio espacial. Es, por así decirlo, un ojo con una pupila más grande, solo que no es un orificio, sino una reunión de espejos”. Y agrega: “Este conjunto de cúmulos masivos de galaxias aprovecha la curvatura del espacio-tiempo magnificando la luz de galaxias débiles y lejanas situadas detrás de él”.

Aunque los astrónomos ya han remontado hasta un 97 por ciento de la marcha atrás hacia el big bang —la gran explosión con la que se cree que se habría creado el universo—, hasta ahora los científicos solo habían visto pequeñas manchas rojas al observar galaxias tan lejanas.

Esto cambió gracias al James Webb y fue demostrado esta semana. “Por fin podremos ver el interior de estas galaxias y ver de qué están hechas”, le dijo Dan Coe, astrónomo especializado en el universo primitivo, a AFP. Según el experto, las galaxias actuales tienen forma de espirales o elipses, en contraste con los primeros bloques que eran grumosos e irregulares. Se espera que el nuevo observatorio revele estrellas más antiguas y rojas en estos bloques, parecidas a nuestro Sol, hasta ahora invisibles para el Hubble.

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Coe es uno de los científicos que tienen previstas observaciones con el Webb en la primera ronda de investigaciones. En una de ellas apuntará a una de las galaxias más lejanas conocidas, MACS0647-JD, que él mismo descubrió en 2013. Y otra será hacia Earendel, la estrella más lejana jamás detectada, encontrada en marzo de este año.

Un detalle importante por tener en cuenta es que las primeras imágenes reveladas son el resultado de un trabajo de tan solo días e incluso de horas. Son un tiraje para comprobar que todo funciona correctamente y como muestra ante el mundo de las operaciones científicas que será capaz de apoyar el telescopio James Webb.

Científicos como Macarena García, quien lleva involucrada en esta misión desde el 2008, ya tienen en mente algunas de los interrogantes que le encantaría que se comenzaran a resolver con los datos del observatorio. Uno de ellos es la posibilidad de observar las galaxias más antiguas que todavía no han sido capaces de ver, además de captar sus espectros, es decir, descomponer la luz de estos objetos en sus elementos fundamentales, como en el arcoíris, para identificar las huellas dactilares de los elementos químicos y las moléculas que las componen.

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Otro tema importante son los exoplanetas y la comprensión de sus atmósferas. “Realmente todavía hay muchas cosas que no se saben, como cuál es su composición atmosférica, si tienen nubes o no, si tienen agua, si tienen elementos que indiquen que puede haber vida. Se van a estudiar planetas que son del tamaño de Júpiter, planetas gaseosos, hasta planetas que son un poco más rocosos, como la Tierra”, explica la astrofísica.

Su listado de cuestionamientos, que coincide con el de muchos otros expertos, es encabezado por las preguntas que la humanidad aún no se ha formulado: “En todas las misiones científicas que nos dan tantos datos siempre hay algo que no se entiende y que abre la puerta a un descubrimiento nuevo. Es decir, qué es lo que no sabemos que Webb nos va a enseñar y en qué área va a ser. El misterio de lo desconocido”. No en vano las palabras de Carl Sagan, que fueron citadas por el director de la Nasa, Bill Nelson, cobran relevancia: “En algún lugar algo increíble espera a ser descubierto”. Y eso se logrará con la tecnología de este observatorio espacial, una máquina del tiempo hacia los orígenes.

ALEJANDRA LÓPEZ PLAZAS

REDACTORA DE CIENCIA

@TiempodeCiencia

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