Un lugar de nacimiento estelar, una nebulosa que rodea una estrella moribunda, un grupo de galaxias que interactúan estrechamente, el primer espectro de luz de un exoplaneta. Estas son algunas de las primeras imágenes del telescopio espacial James Webb, publicadas en una rueda de prensa de la NASA el 12 de julio. Este cuarteto de escenas cósmicas sigue los pasos de la primera imagen publicada por el telescopio, una vista de miles de galaxias distantes.
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Las galaxias capturadas en la primera imagen publicada se encuentran detrás de un cúmulo de galaxias a unos 4.600 millones de años luz de distancia. La masa de esas galaxias más cercanas distorsiona el espacio-tiempo de tal manera que los objetos detrás del cúmulo se magnifican, dando a los astrónomos una forma de observar más de 13 mil millones de años en el universo primitivo.
Incluso con esa asistencia celestial, otros telescopios existentes nunca podrían ver tan lejos. Pero el telescopio espacial James Webb, también conocido como JWST, es increíblemente grande: con 6,5 metros de ancho, su espejo es casi tres veces más ancho que el del telescopio espacial Hubble. También ve en las longitudes de onda infrarrojas de luz donde aparecen galaxias distantes. Esas características le dan una ventaja sobre los observatorios anteriores.
“Hay una nitidez y una claridad que nunca hemos tenido”, dijo Rigby, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Realmente puedes acercarte y jugar”.
Esta combinación de imágenes, que revela miles de galaxias, es la vista más profunda del universo jamás capturada, un récord que los astrónomos no esperan que dure mucho.
NASA, ESA, CSA, STSCI
Aunque esa primera imagen representa la vista más profunda del cosmos hasta la fecha, «este no es un récord que se mantendrá por mucho tiempo», dijo el astrónomo Klaus Pontoppidan del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore en una rueda de prensa del 29 de junio. “Los científicos batirán ese récord muy rápidamente y profundizarán aún más”.
Pero JWST no se creó solo para mirar más profundo y más atrás en el tiempo que nunca. El caché de las primeras imágenes y datos muestra escenas espaciales cercanas y lejanas, destellos de estrellas individuales y galaxias enteras, e incluso un vistazo a la composición química de la atmósfera de un planeta lejano.
“Estas son fotografías recién tomadas durante un período de cinco días. Cada cinco días, recibimos más datos”, dijo el asesor científico de la Agencia Espacial Europea, Mark McCaughrean, en la sesión informativa del 12 de julio. (JWST es una colaboración internacional entre la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense). “Es la culminación de décadas de trabajo, pero es solo el comienzo de décadas. Lo que hemos visto hoy con estas imágenes es esencialmente que estamos listos ahora”.
Acantilados Cósmicos
Esta imagen muestra los “Acantilados Cósmicos”, parte de la enorme nebulosa Carina, una región a unos 7.600 años luz de la Tierra donde están naciendo muchas estrellas masivas. Algunas de las imágenes más famosas del telescopio espacial Hubble muestran esta nebulosa en luz visible, pero JWST la muestra en «fuegos artificiales infrarrojos», dice Pontoppidan. Los detectores infrarrojos de JWST pueden ver a través del polvo, por lo que la nebulosa aparece especialmente salpicada de estrellas.
Imagen de la nebulosa de Carina tomada por la cámara NIRCam de JWST
Las estrellas recién nacidas esculpen el gas y el polvo que las rodea en esta imagen del JWST de los acantilados cósmicos en la nebulosa de Carina, una región de formación estelar en la galaxia de la Vía Láctea.
NASA, ESA, CSA, STSCI
“Estamos viendo estrellas nuevas que antes estaban completamente ocultas a nuestra vista”, dijo la astrofísica Goddard de la NASA, Amber Straughn.
Pero las moléculas en el polvo también brillan. Los vientos energéticos de las estrellas bebés en la parte superior de la imagen están empujando y esculpiendo la pared de gas y polvo que atraviesa el centro. “Vemos ejemplos de burbujas, cavidades y chorros que salen de las estrellas recién nacidas”, dijo Straughn. Y el gas y el polvo son la materia prima para nuevas estrellas y nuevos planetas.
“Me recuerda que nuestro Sol y nuestros planetas, y en última instancia, nosotros, se formaron a partir de lo mismo que vemos aquí”, dijo Straughn. “Los humanos realmente estamos conectados con el universo. Estamos hechos de la misma materia”.
Esta vista de estrellas jóvenes esculpiendo el gas y el polvo que las rodea, fue capturada en el 2010.
NASA, ESA, MARIO LIVIO Y EQUIPO DEL 20 ANIVERSARIO DEL HUBBLE/STSCI
Nebulosa Espumosa
NASA, ESA, CSA, STSCI
La nebulosa del Anillo Sur es una nube de gas en expansión que rodea una estrella moribunda a unos 2.000 años luz de la Tierra.
“Ves esta apariencia burbujeante, casi espumosa”, dijo el astrónomo del JWST Karl Gordon, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial. En la imagen de la izquierda, que captura la luz infrarroja cercana del instrumento NIRCam de JWST, la espuma traza el hidrógeno molecular que se formó a medida que el polvo se expandía lejos del centro. El centro aparece azul debido al gas ionizado caliente calentado por el núcleo sobrante de la estrella. Los rayos de luz escapan de la nebulosa como el sol que se asoma a través de nubes irregulares.
En la imagen de la derecha, tomada por la cámara de infrarrojo medio MIRI, los anillos exteriores se ven azules y trazan hidrocarburos que se forman en la superficie de los granos de polvo. La imagen MIRI también revela una segunda estrella en el núcleo de la nebulosa.
En imágenes anteriores del Hubble, la nebulosa parece una piscina oblonga con una cubierta de color naranja borroso y un diamante brillante, una estrella enana blanca, en el medio. JWST amplía la vista mucho más allá de eso, mostrando más zarcillos y estructuras en el gas de lo que podían ver los telescopios anteriores.
“Sabíamos que se trataba de una estrella binaria, pero no vimos mucho de la estrella real que produjo esta nebulosa”, dijo Gordon. “Ahora, en MIRI, esta estrella brilla en rojo”.
Un Quinteto Galáctico
El Quinteto de Stephan es un grupo de galaxias a unos 290 millones de años luz de distancia que se descubrió en 1877. Cuatro de las galaxias están involucradas en una danza gravitatoria íntima, con un miembro del grupo pasando por el núcleo del cúmulo. (La quinta galaxia en realidad está mucho más cerca de la Tierra y simplemente aparece en un lugar similar en el cielo). Las imágenes de JWST muestran más estructura dentro de las galaxias que las observaciones anteriores, revelando dónde nacen las estrellas.
Esta imagen compuesta del Quinteto de Stephan muestra cinco galaxias en luz infrarroja media y cercana. Cuatro de las galaxias están unidas por la gravedad de las demás en una danza interminable. La quinta, la gran galaxia de la izquierda, está en primer plano, mucho más cerca de la Tierra que las otras cuatro.NASA, ESA, CSA, STSCI
«Esta es una imagen y un área muy importante para estudiar», porque muestra el tipo de interacciones que impulsan la evolución de las galaxias, dijo la científica del JWST Giovanna Giardino de la Agencia Espacial Europea.
Solo en una imagen del instrumento MIRI, las galaxias parecen esqueletos tenues que se acercan entre sí. Dos galaxias están claramente cerca de fusionarse. Y en la galaxia superior, sale a la luz la evidencia de un agujero negro supermasivo. El material que gira alrededor del agujero negro se calienta a temperaturas extremadamente altas y brilla con luz infrarroja cuando cae en el agujero negro.
Esta imagen del telescopio espacial Hubble de las cinco galaxias que componen el Quinteto de Stephan se publicó en 2018. G. BACON, J. DEPASQUALE, F. SUMMERS Y Z. LEVAY/STSCI, NASA, ESA
El Cielo de un Exoplaneta
Esta “imagen” es claramente diferente de las demás, pero no menos emocionante científicamente. Muestra el espectro de luz de la estrella WASP 96 a medida que atraviesa la atmósfera de su planeta gigante gaseoso, WASP 96b.
«Obtienes un montón de lo que parecen golpes y movimientos para algunas personas, pero en realidad está lleno de contenido de información», dijo la científica de exoplanetas de la NASA Knicole Colón. «En realidad, estás viendo golpes y movimientos que indican la presencia de vapor de agua en la atmósfera de este exoplaneta».
JWST tomó un espectro de luz de la estrella WASP 96 filtrándose a través de la atmósfera de su planeta gigante WASP 96b. Los golpes y ondulaciones muestran cuánta luz en varias longitudes de onda es absorbida por la atmósfera, revelando signos de vapor de agua, neblina y nubes inesperadas.
El planeta tiene aproximadamente la mitad de la masa de Júpiter y orbita su estrella cada 3,4 días. Anteriormente, los astrónomos pensaban que no tenía nubes en el cielo, pero los nuevos datos del JWST muestran signos de nubes y neblina. “Hay evidencia de nubes y neblinas porque las características del agua no son tan grandes como predijimos”, dijo Colón.
El planeta gigante gaseoso WASP 96b, que se muestra en la ilustración de este artista, orbita su estrella cada 3,4 días.
Mucho más está por venir
Estas primeras imágenes y datos han tardado mucho en llegar. El telescopio que se convertiría en JWST se imaginó por primera vez en la década de 1980, y la planificación y la construcción sufrieron años de problemas de presupuesto y retrasos (SN: 6/10/21).
El telescopio finalmente se lanzó el 25 de diciembre. Luego tuvo que desplegarse y ensamblarse en el espacio, viajar a un lugar gravitacionalmente estable a aproximadamente 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, alinear su espejo primario similar a un insecto hecho de 18 segmentos hexagonales y calibrar sus instrumentos científicos (SN: 24/1/22). Hubo cientos de posibles puntos de falla en ese proceso, pero el telescopio se desplegó con éxito y se puso a trabajar.
«Estamos muy emocionados de que funcione porque hay mucho en riesgo», dice el científico principal del proyecto JWST, John Mather, del Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA. “El mundo ha confiado en nosotros para poner nuestros miles de millones en esto y hacerlo funcionar, y funciona. Así que es un inmenso alivio”.
En los meses siguientes al lanzamiento, el equipo del telescopio nos trajo avances de imágenes de la calibración, que ya mostraban cientos de galaxias distantes nunca antes vistas. Pero las imágenes que ahora se publican son las primeras imágenes a todo color hechas a partir de los datos que los científicos utilizarán para comenzar a desentrañar los misterios del universo.