10 de Enero de 2023
Astronomía

La revolución del telescopio espacial James Webb

Apenas un año después de su lanzamiento, el observatorio infrarrojo ya ha conducido a importantes hallazgos sobre galaxias remotas, estrellas, exoplanetas e incluso los orbes de nuestro sistema solar.

Imagen de una parte de la galaxia de Wolf-Lundmark-Melotte, a unos 3 millones de años luz de la Tierra, tomada por la Cámara del Infrarrojo Cercano del telescopio espacial James Webb. La fotografía ilustra la capacidad del observatorio de distinguir estrellas tenues situadas más allá de la Vía Láctea. [NASA, ESA, CSA, STScI y K. McQuinn (Universidad Rutgers), A. Pagan (STScI)/CC BY 4.0]

 

Las personas que llenaban el auditorio empezaron a murmurar y se quedaron sin aliento cuando Emma Curtis-Lake mostró sus diapositivas. «¡Impresionante!», exclamó alguien.

Curtis-Lake, astrónoma de la Universidad de Hertfordshire, exponía algunos de los primeros resultados sobre galaxias lejanas obtenidos por el telescopio espacial James Webb de la NASA. No fue la última vez que los astrónomos prorrumpieron en murmullos emocionados esa semana, al contemplar los descubrimientos iniciales del observatorio durante un simposio celebrado en el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScl) del 12 al 15 de diciembre de 2022.

En tan solo unos pocos meses de actividad científica, el James Webb ha proporcionado información asombrosa sobre distintos cuerpos celestes, que van desde los planetas del sistema solar hasta estrellas en otras partes del cosmos. Los descubrimientos han hecho que los investigadores tengan aún más ganas de seguir sacando partido a las capacidades del telescopio. Ahora preparan nuevas propuestas para su segundo año de observaciones, mientras luchan por conseguir fondos y debaten si todos los datos obtenidos deberían ser de acceso abierto.

Un despegue delicado

El telescopio James Webb, cuyo lanzamiento tuvo lugar el 25 de diciembre de 2021, es el observatorio espacial más complejo, caro y con más retrasos jamás construido. Los astrónomos aguantaron la respiración mientras la máquina de unos 10.000 millones de euros acababa de ponerse a punto en el espacio profundo, durante seis meses en los que cientos de fallos podrían haberle causado daños graves.

Pero funciona, y de maravilla. «Como científica, me siento afortunada de poder trabajar con este telescopio espectacular», comparte Laura Kreidberg, del Instituto Max Planck de Astronomía de Heidelberg.

En julio se abrió la veda de las publicaciones científicas, con un torrente de artículos preliminares sobre la evolución temprana de las galaxias. La expansión del universo ha «estirado» la luz de las galaxias distantes hasta las longitudes de onda del infrarrojo que capta el James Webb. Eso permite que el telescopio observe galaxias realmente lejanas: algunas son tan remotas que las vemos tal y como eran 350 o 400 millones de años después de la gran explosión, que sucedió hace unos 13.800 millones de años.

Muchas de las galaxias primitivas que ha detectado el observatorio son más brillantes y diversas y mejor formadas de lo que preveían los científicos. «Parece que al universo temprano se le daba muy bien hacer galaxias», comenta Steven Finkelstein, astrónomo de la Universidad de Texas en Austin.

Algunos de esos primeros hallazgos se están revisando a medida que mejora la calibración de los detectores, y muchos de los primeros anuncios sobre galaxias distantes aún deben ser ratificados mediante el análisis espectroscópico de su luz. Pero, el 9 de diciembre, Curtis-Lake y otros astrónomos anunciaron que ya han completado esa verificación para dos galaxias más lejanas que cualquier otra confirmada hasta la fecha.

Nivel de detalle «alucinante»

En regiones más cercanas del cosmos, el telescopio James Webb está ofreciendo nuevos datos sobre la formación y la evolución de las estrellas, gracias a su visión infrarroja y a su gran resolución. «Es alucinante la cantidad de detalles que se aprecian, en comparación con las imágenes del Hubble», se admira Lamiya Mowla, astrónoma de la Universidad de Toronto. Mowla y su equipo han logrado detectar brillantes «chispas» alrededor de una galaxia a la que bautizaron como «la Bengala» (the Sparkler). Esas chispas resultaron ser algunos de los cúmulos estelares más antiguos jamás descubiertos. Otros estudios han desvelado detalles como centros galácticos donde se esconden agujeros negros supermasivos.

El James Webb también permite escudriñar las atmósferas de los exoplanetas con un detalle sin precedentes, y esos estudios han arrojado otro aluvión de descubrimientos.

Por ejemplo, cuando los científicos examinaron los primeros datos del telescopio sobre el exoplaneta WASP-39b, enseguida apreciaron las señales de diversos compuestos, como el agua. «Fue como si tuviéramos delante todas las respuestas», rememora Mercedes López-Morales, astrónoma del Centro Smithsoniano de Astrofísica de Harvard. Ahora, los expertos esperan entusiasmados los datos de otros planetas, como los siete mundos de tamaño similar a la Tierra que orbitan alrededor de la estrella TRAPPIST-1. En el simposio se presentaron resultados preliminares sobre dos de esos planetas que sugieren que el telescopio es más que capaz de detectar sus atmósferas, aunque se necesita más tiempo para analizar las observaciones.

El James Webb ya ha descubierto incluso su primer planeta, un orbe rocoso del tamaño de la Tierra que gira cerca de una estrella fría, según explicó en el encuentro Kevin Stevenson, investigador del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins.

También se ha demostrado la utilidad del observatorio para estudiar objetos del vecindario solar. En el simposio, Gerónimo Villanueva, astrónomo del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, mostró nuevas imágenes de Encélado, una de las lunas de Saturno. Ya se sabía que Encélado posee un océano subterráneo, que en ocasiones expulsa chorros de agua a través de fracturas en la superficie helada del satélite. Lo que ha revelado el James Webb es que la cortina de agua envuelve toda la luna y se extiende mucho más allá de ella.

Por otro lado, los ingenieros han hallado una manera de mejorar notablemente el seguimiento de objetos que se mueven a gran velocidad, como los planetas del sistema solar. Esto ha permitido nuevos estudios, como la observación del choque intencionado de la nave DART contra un asteroide, explica Naomi Rowe-Gurney, que también es astrónoma en el Centro Goddard.

Sin embargo, esos hallazgos no son más que un aperitivo de todo lo que podría llegar a hacer el telescopio James Webb para transformar la astronomía. «Aún es demasiado pronto para hacernos una idea completa de sus repercusiones», opina Klaus Pontoppidan, científico del proyecto del telescopio en el STScl. Los expertos apenas han empezado a descubrir las posibilidades del observatorio, como su capacidad de examinar detalles del espectro de la luz procedente de objetos astronómicos. 

Los astrónomos ya pueden presentar sus ideas para el segundo año de observaciones del telescopio, que arrancará en julio. La siguiente ronda podría beneficiarse de propuestas más ambiciosas o creativas, ahora que ya sabemos de lo que es capaz el James Webb, añade Pontoppidan.

Entre tantas buenas noticias, persiste algún problema. El principal es la falta de financiación para apoyar a los científicos que trabajan con los datos del telescopio, subraya López-Morales. «Podemos llevar a cabo las investigaciones, tenemos los conocimientos [necesarios], estamos desarrollando las herramientas y vamos a hacer descubrimientos revolucionarios, pero con un presupuesto muy exiguo», añade. «Y esa no es la situación ideal.»

¿Libre acceso?

López-Morales preside un comité que representa a los astrónomos usuarios del James Webb y que tiene una larga lista de tareas. Una de ellas consiste en consultar a los científicos si los datos del telescopio deberían ser de libre acceso en cuanto se obtienen, aunque muchos advierten de que eso perjudicaría a los investigadores jóvenes y a aquellos que trabajan en instituciones pequeñas que no cuentan con los recursos necesarios para acometer al instante el análisis de los datos.

Los operadores del James Webb también buscan la manera de transmitir la información a la Tierra de forma más eficiente a través de las antenas parabólicas y tratan de orientar el instrumento de un modo que reduzca el riesgo de impacto de micrometeoroides que podrían dañar su espejo primario.

En conjunto, el telescopio está abriendo posibilidades completamente nuevas en la astronomía, afirma Rowe-Gurney. «Va a responder todas las preguntas que me planteé en mi doctorado.»

Alexandra Witze/Nature News

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Nature Research Group.

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