Imágenes de ciencia: el telescopio James-Webb nos lleva 13 mil millones de años en el pasado

Anoche, el presidente Biden presentó la primera imagen tomada por el Telescopio James-Webb o JWST (sus siglas en inglés). Desde su lanzamiento el 25 de diciembre de 2021, e incluso antes, la comunidad de astrónomos y astrofísicos ha estado muy impaciente. Y no es para menos, porque este telescopio promete grandes avances en astronomía, particularmente en el estudio del origen del universo o exoplanetas.

Toma fotografías de los orígenes del universo.

En la foto tomada por el JWST, vemos mucho más, como se muestra en la comparación a continuación. Los puntos brillantes con cruces son estrellas en nuestra galaxia. Estos “picos de luz” se deben a la configuración del espejo del telescopio, segmentado en pequeños hexágonos. Todo lo demás son galaxias. Por otro lado, la mayor diferencia radica en el tiempo que se tarda en tomarlo. Hubble tardó varias semanas en producir esta imagen, pero solo doce horas y media para Webb. Esto se debe al gran tamaño de su espejo, recogiendo más luz más rápido.

Algunas de las galaxias visibles en esta imagen están a 13 mil millones de años luz de distancia. Esto significa que la luz ha tardado 13 mil millones de años en viajar hasta nosotros desde que fue emitida por la galaxia, lo que significa que vemos el universo como era poco después del Big Bang. Si esto hubiera sido posible con el Hubble, el telescopio James-Webb tiene una resolución mucho mejor, lo que permite detectar las formas de las galaxias de forma mucho más detallada.

Estas galaxias son de varias morfologías y colores. Los colores nos hablan de sus distancias, siendo los más lejanos los de mayor longitud de onda, por tanto los más rojos. Estas también son formas más simples, menos estructuradas, porque son "más jóvenes". Las galaxias adquieren formas cada vez más complejas a medida que interactúan con otras galaxias.

Todavía queda un campo enorme por fotografiar con la Webb, porque la parte del universo que vemos en esta imagen es diminuta: podríamos ocultarla sujetando un grano de arena con el brazo extendido.

Infrarrojos para entender la formación de galaxias

Una de las grandes diferencias entre Hubble y Webb es su rango espectral: Hubble ve principalmente en el visible mientras que Webb es un telescopio infrarrojo. Las estrellas cercanas al Big Bang, aunque muertas hace mucho tiempo, emitieron radiación ultravioleta. Su distancia, debido a la expansión del universo, desplaza sus longitudes de onda hacia el infrarrojo.

La Webb también permitirá observar la Stardust. Esta sustancia existe en dos formas: carbonosa, parecida al hollín, y en forma de silicato, parecida a la arena. Se forma alrededor de las estrellas al final de su vida, luego pasa por el medio interestelar, terminando formando nuevas estrellas. Y eventualmente, nuevas galaxias.

Este polvo tiene la propiedad crucial de ser visible en el infrarrojo y opaco en el visible, lo que imposibilita que el Hubble lo analice. La observación del polvo de Webb debería conducir a una mejor comprensión de los mecanismos de formación de estrellas y galaxias. Esto se hará en particular mediante la observación de la Nebulosa de Carina, la Nebulosa del Anillo Austral y el Quinteto de Stephan.

Finalmente, las imágenes del telescopio Webb, de libre acceso para científicos y público en general, permitirán escudriñar exoplanetas y su atmósfera. De hecho, varias moléculas son observables en el infrarrojo, por ejemplo, la molécula de agua.

Este artículo forma parte de la serie "Las grandes historias de la ciencia en acceso abierto", publicada con el apoyo del Ministerio de Educación Superior, Investigación e Innovación. Para obtener más información, visite la página Openthescience.fr.

Benoit Tonson, Responsable de la sección de Ciencia + Tecnología, La conversación; Elsa Couderc, Responsable de la sección de Ciencia + Tecnología, La conversación et Malik Habchi, editor de ciencia, La conversación

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