Telescopio James Webb: ¿Qué podemos aprender de la fotografía más profunda del Universo?

This image released by NASA on Tuesday, July 12, 2022, shows the edge of a nearby, young, star-forming region NGC 3324 in the Carina Nebula. Captured in infrared light by the Near-Infrared Camera (NIRCam) on the James Webb Space Telescope, this image reveals previously obscured areas of star birth, according to NASA. (NASA, ESA, CSA, and STScI via AP)

El origen de todo: cómo se formaron, evolucionaron y murieron las primeras galaxias, qué planetas son capaces de albergar vida y en qué condiciones se desarrolla ésta. En un viaje al pasado, que es lo que está realizando el famoso telescopio James Webb, “simplemente conocer nuestros inicios como humanidad”, explica el astrónomo Matías Gómez, de la Universidad Andrés Bello.



El impacto producido esta semana por la revelación de las primeras fotografías hechas por el telescopio James Webb (JWST) no tiene parangón en la astronomía de las últimas décadas. Es un hito para la humanidad. Una revolución que las personas comunes probablemente no podamos llegar a comprender, pero que podría transformar mucho –o todo- en el campo de esta ciencia, la exploración espacial y la tecnología.

¿Dónde está la importancia?: En que podríamos llegar al origen. Matías Gómez, astrónomo y académico del departamento de Ciencias Físicas de la Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad Andrés Bello (UNAB), explica: “Una misión de tanta envergadura como este telescopio básicamente espera responder interrogantes fundamentales. Lo que buscamos son respuestas sobre cómo se formaron las primeras galaxias; con qué nivel de detalle podríamos comprender la formación, evolución y la muerte de las estrellas, y qué porcentajes de planetas extrasolares son capaces de albergar vida. Simplemente, conocer nuestros inicios, nuestros orígenes como humanidad”.

¿Qué hay en las fotografías?

Fuente: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team/Handout via REUTERS

Una primera imagen, conocida como el Primer Campo Profundo de Webb, muestra el cúmulo de galaxias SMACS 0723. Es uno de los lugares más estudiados por el telescopio Hubble -el antecesor de Webb-, aunque la fotografía revelada tiene una resolución y un nivel de detalle nunca antes vistos y que fueron posibles sólo debido a la complejidad del Webb.

El telescopio también reveló nubes en el planeta WASP-96 b, descubierto en 2014 y distante a casi 1.150 años luz de la Tierra; la tercera imagen mostró estrellas que se apagan en la nebulosa planetaria del Anillo Sur, cubiertas por polvo y capas de luz; la cuarta es un grupo de galaxias denominado Quinteto de Stephan, distante unos 300 millones de años luz, que están ‘danzando’ en el espacio, moviéndose e interactuando en sus campos gravitatorios a una distancia cercana entre sí, y la quinta corresponde a lo que los científicos llamaron ‘una guardería’ de estrellas, en Carina Nebula, porque en ella se observan estrellas recién nacidas rodeadas de radiación ultravioleta y vientos estelares.

¿Por qué son tan reveladoras estas imágenes? “Cada una de ellas nos permite aprender más sobre algún área o temática del Universo”, dice la astrónoma y divulgadora científica Teresa Paneque. Durante los próximos meses y años imágenes más profundas se podrán estudiar y dar respuesta a muchísimas preguntas astronómicas. “Webb tiene múltiples áreas prioritarias: las primeras estrellas y galaxias del Universo, el estudio de la interacción y evolución de galaxias, la distribución de materia oscura en el Universo, caracterizar atmósferas de exoplanetas, estudiar la composición de discos protoplanetarios, y mucho más”, señala la experta.

Un viaje al pasado

Fuente: NASA, ESA, CSA, STScI via AP

De eso se tratan estas exploraciones astronómicas: de ir tan atrás como se pueda para comprender el origen de todo. Lo que se captó en estos días llegó hasta 13 mil millones de años, hacia el pasado primitivo. “Lo que hacemos es utilizar el telescopio como una máquina del tiempo -comenta el académico de la UNAB-. Por ejemplo, cuando miramos la Luna lo que estamos viendo es el fotón que salió de su superficie 1,2 segundos antes. No recibimos su luz instantáneamente. Si miramos el Sol, son unos 8 minutos. Si miramos la estrella más cercana, son cuatro años. Y de ahí empezamos a contar números cada vez más grandes. Las Nubes de Magallanes, unas galaxias chiquitas que están orbitando la nuestra, están algo así como a 180 mil años. Eso es nuestra vecindad galáctica.”

Y ahora se está yendo hasta más de 13 mil millones de años luz. “Estamos viendo objetos que emitieron esa luz cuando apenas tenían 200 o 300 millones de años, cuando el Universo era tan joven que no tenía ni mil millones de años -acota-, y ya teníamos galaxias con ese nivel de detalles, en números extraordinarios y con una gran riqueza de morfología y tamaños relativos. En el fondo, podemos verlas cuando apenas estaban formándose”.

Ahora, dice Matías Gómez, viene la parte interesante, porque los científicos tendrán que ponerse a contrastar lo que se sabe sobre la evolución y formación de las galaxias con lo que nos dice la observación. “Se nos viene una nueva revolución en astronomía”, adelanta el experto.

Como también lo afirma Teresa Paneque, “a través de estos descubrimientos contestamos preguntas fundamentales sobre la génesis y lugar de los humanos en el contexto cósmico”.

“Hay ciertas preguntas sobre, por ejemplo, cómo surge la vida, qué condiciones debe tener un planeta que podría albergar vida como la nuestra, qué porcentaje de civilizaciones seríamos capaces de encontrar. Todo ese tipo de preguntas que, más allá de la pura filosofía, uno debería ser capaz de hacérselas. Hay algunas de éstas que pueden tener respuestas con esta misión”, concluye Gómez, mientras la comunidad científica comienza rápidamente a analizar una imagen que podría cambiar o reafirmar todo lo que sabemos sobre el universo.

¿Cómo funciona el telescopio?

Laura Betz/NASA via AP, Archivo.

El James Webb es un telescopio espacial, es decir, está fuera de la atmósfera terrestre, por lo que tiene la ventaja de funcionar sin las molestias de ésta. Puede observar de día y de noche, de manera continua, no lo entorpecen ni la contaminación lumínica ni los temblores ni los satélites y sobre todo no es afectado por la distorsión atmosférica. Está situado a un millón 500 mil km de la Tierra. Si se pone en contexto, detalla el astrónomo Matías Gómez, está más o menos a cuatro veces la distancia que existe en la Tierra y la Luna, en un punto bien particular de equilibrio denominado Punto Lagrange 2 (L2). “Es muy distinto al anterior telescopio espacial, el Hubble, porque éste orbita la Tierra a una altura de unos 540 km; si le pasaba algo, se podía ir a arreglarlo, como se hizo muchas veces, en misiones de servicio y mantención”.

Para poder llevarlo a su lugar debió ser puesto en un cohete Ariane V. El telescopio JWST tiene un tamaño aproximado al de una cancha de tenis, mientras que el espacio de carga útil del cohete era para un city car. Fue un desafío complejo. “Había tantas cosas que podían salir mal, que algo no se desplegara correctamente, que no quedara perfectamente alineado, que es una maravilla lo que estamos viendo -dice Gómez-. El espejo en sí tiene un diámetro de 6,5 metros. Y como tampoco cabía dentro del cohete, hubo que segmentarlo. Consiste en 18 hexágonos que se van poniendo uno al lado del otro”.

Estos hexágonos están hechos de berilio -un material muy ligero, rígido y poco deformable-, cubiertos con una película de oro. Su gran virtud es que puede observar en una zona del espectro electromagnético que se llama ‘infrarrojo’ de cualquier objeto astronómico. “Si queremos detectar estas galaxias tan lejanas, tenemos que ir moviéndonos en longitudes cada vez más y más largas, que ya no estan en la parte visible del espectro electromagnético, sino precisamente en el infrarrojo”, aclara el astrónomo.

Teresa Paneque agrega: “El JWST tiene una serie de instrumentos que le permiten observar en distintos rangos de luz infrarroja y analizar no sólo imágenes, sino también los espectros (separar la luz en sus distintas componentes) de los objetos que observa. Y es importante destacar que no es un proyecto sólo de NASA. Es una colaboración en que las principales agencias involucradas son NASA, ESA, CSA y STScI, pero son miles de personas, de cientos de instituciones, quienes participan”.

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