Una nueva era en la astronomía se registró el lunes 12 de julio cuando el equipo del Telescopio Espacial James Webb de la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA, por su siglas en inglés) presentó las primeras imágenes más profundas y nítidas del Universo lejano hasta la fecha.
En ellas se encuentran las galaxias más antiguas jamás vistas por ojos humanos, evidencia de agua en un planeta a mil años luz de distancia e increíbles detalles que muestran el nacimiento y la muerte de las estrellas.
Y es que el James Webb es el principal observatorio científico espacial del mundo: los expertos indican que con este se podrán entender los misterios de nuestro Sistema Solar; mirar más allá, hacia mundos lejanos alrededor de otras estrellas; y explorar las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro Universo, así como nuestro lugar en él.
James Webb se lanzó el 25 de diciembre de 2021 a bordo de un cohete Ariane 5 desde el puerto espacial europeo de la Guayana Francesa, en Sudamérica.
Luego de completar una compleja secuencia de despliegue en el espacio, pasó meses de puesta a punto en los que se alinearon sus espejos y se prepararon sus instrumentos para la investigación científica.
Imágenes
Una vez que el conjunto de instrumentos estuvo listo los astrónomos no perdieron tiempo en poner a trabajar a Webb. Cada una de las cinco primeras imágenes enviadas contiene suficientes datos para producir importantes resultados científicos por sí solas.
El James Webb se diseñó para recolectar luz en todo el espectro, de rojo hasta infrarrojo medio, longitudes de onda de luz que están bloqueadas por la atmósfera de la Tierra. Con su espejo gigante y su parasol que bloquea los infrarrojos emitidos por el Sol, la Tierra y la Luna, puede producir imágenes de una nitidez que nunca antes alcanzó ningún otro telescopio.
Fue el presidente de Estados Unidos, Joe Biden, quien hizo pública la primera de estas imágenes a todo color durante un acto público en la Casa Blanca en Washington.
Esa imagen muestra a SMACS 0723. Se encuentra en el cielo del hemisferio sur y está a cinco mil 120 millones de años luz de la Tierra. El detalle de las miles de galaxias individuales en la imagen es asombroso. Las grandes galaxias blancas en el centro pertenecen al cúmulo y tienen una edad similar al Sol y la Tierra.
Rodeando e intercaladas entre las galaxias del cúmulo hay galaxias más distantes, pero estiradas en arcos espectaculares como si se vieran a través de una lupa. Y eso es exactamente lo que sucede: las galaxias de fondo están mucho más lejos de la Tierra, pero aparecen magnificadas, ya que su luz se desvía hacia la Tierra por la gravedad del cúmulo mucho más cercano.
En el fondo se pueden ver tenues galaxias rojas esparcidas como rubíes por el cielo. Esas galaxias están aún más lejos. Al medir los atributos precisos de su luz los astrónomos pueden decir que se formaron hace más de 13 mil millones de años e incluso determinar la abundancia de diferentes elementos en estas primeras galaxias.
Exoplaneta
La segunda fotografía revelada no fue de una imagen sino de un espectro: un desglose de la fuerza de la luz en diferentes longitudes de onda.
Webb apuntó su espejo a WASP 96-B, un exoplaneta gigante de color azul y de gas caliente que orbita una estrella a unos mil 150 años luz de la Tierra, cuando el exoplaneta, de tamaño similar a Saturno pasó frente a su estrella madre.
Durante este tránsito una parte de la luz de la estrella se filtró a través de la atmósfera del planeta y dejó una “huella digital química” en el espectro único de la luz.
Los detalles de esta huella dactilar sugieren fuertemente que hay vapor de agua, nubes y neblina en la atmósfera de WASP 96-B.
Firmas biológicas
A medida que Webb avanza para observar planetas más pequeños que podrían alojar vida, los astrónomos esperan detectar huellas dactilares de oxígeno, nitrógeno, amoníaco y carbono en forma de metano y otros hidrocarburos.
El objetivo es encontrar firmas biológicas de vida, es decir, química que apunte a que la atmósfera está siendo modificada por organismos vivos.
Las últimas tres imágenes mostraron la increíble resolución de la óptica de Webb mientras el telescopio exploraba el nacimiento y la muerte de las estrellas.
Y es que la capacidad del James Webb para capturar luz en el rango infrarrojo medio permite que sus cámaras atraviesen densas nubes de polvo y gas.
Esta habilidad ayudó al telescopio a capturar detalles espectaculares de la Nebulosa Carina, donde nacen las estrellas. Es una de las nebulosas más grandes y brillantes del cielo y aloja a muchas estrellas mucho más masivas que nuestro Sol.
Asimismo, el telescopio también permite estudiar el final de la vida de una estrella. A medida que las estrellas envejecen, pueden inflar sus capas externas y formar nebulosas como la impresionante Nebulosa del Anillo Sur, que fue fotografiada por Webb.
La imagen reveló detalles nunca antes vistos de sucesivas oleadas de materia expulsadas por la moribunda estrella central.
Si bien el Telescopio Espacial Hubble no pudo ver a través de la nube de polvo y escombros en expansión, Webb proporcionó la primera mirada al sistema estelar binario que formó la nebulosa.
Galaxias
La quinta foto lograda por este fantástico telescopio muestra al Quinteto de Stephan, un grupo de cinco galaxias a 300 millones de años luz de la Tierra, interactuando en una danza cósmica.
Gracias al conjunto de instrumentos complementarios Webb puede captar simultáneamente detalles de estrellas individuales en estas galaxias, ver el polvo frío y el gas que alimenta la formación de estrellas dentro de estas galaxias y, lo más notable, bloquear las estrellas, el gas y el polvo para ver el material girando alrededor del agujero negro supermasivo en el centro de una de las galaxias.
Webb también capturó datos sobre los espectros de cientos de regiones de formación de estrellas individuales en el Quinteto, que llevará meses analizar y estudiar.
“Cúmulos brillantes de millones de estrellas jóvenes y regiones de brotes estelares donde nacen estrellas frescas adornan la imagen”, indicó la NASA respecto de la imagen.
“Amplias colas de gas, polvo y estrellas son atraídas desde varias de las galaxias debido a las interacciones gravitacionales”, añadió.
El James Webb es resultado de 25 años de trabajo de miles de científicos, ingenieros y administradores pertenecientes a una colaboración internacional de agencias espaciales, empresas, centros de investigación y universidades de todo el mundo.
Bill Nelson, administrador de la NASA, indicó que el telescopio le dará a la humanidad una nueva visión del espacio y alterará fundamentalmente nuestra comprensión del Universo.
“Estas imágenes muestran el poder de Webb en la búsqueda de señales de vida y habitabilidad en otros mundos. Su extrema sensibilidad ayudará a los científicos a comprender algunas de las grandes preguntas sobre cómo y por qué se forman las estrellas”, afirmó Nelson.
Espectro de transmisión
Un espectro de transmisión se hace al comparar la luz de las estrellas que es filtrada a través de la atmósfera de un planeta a medida que este se desplaza por delante de su estrella, con la luz de las estrellas sin filtrar que se detecta cuando el planeta está al lado de la estrella.
Los investigadores son capaces de detectar y medir la abundancia de gases clave en la atmósfera de un planeta a partir del patrón de absorción.
De la misma manera como las personas tienen distintas huellas digitales y secuencias de ADN, los átomos y las moléculas tienen patrones característicos de las longitudes de onda que absorben.
Los investigadores podrán usar el espectro para medir la cantidad de vapor de agua en la atmósfera, limitar la abundancia de diversos elementos como el carbono y el oxígeno, y estimar la temperatura de la atmósfera en profundidad.
Pueden entonces usar esta información para hacer inferencias sobre la composición general del planeta, además de cómo, cuándo y dónde se formó.
Fuente: NASA