La ciencia y la humanidad hoy viven el nacimiento de una nueva era.

Los avances tecnológicos nos dan una nueva imagen del universo, y todo el mundo puede verlo desde su celular. Estamos en medio del desarrollo de la primera misión de defensa planetaria.

Por un lado, las alianzas entre agencias aeroespaciales nos darán la oportunidad de conocer los fósiles de nuestro sistema solar. Por otro lado, la misión Lucy de la NASA se dirige al grupo de asteroides troyanos del gigante gaseoso Júpiter, para explorarlo durante casi 12 años.

Pero no podemos hablar de la tecnología que utilizan para explorar, descubrir y analizar nuevos lugares del universo, sin mencionar el telescopio James Webb. Sin él no tenemos un panorama completo de la evolución de estos instrumentos de exploración, desde que Galileo —casi 412 años atrás— usó su telescopio y describió las lunas Galileanas de Júpiter.

James Webb es un telescopio ubicado en el punto de Lagrange 2 de la Tierra,  que resultó de la colaboración entre veinte países y fue construido entre la Agencia Aeroespacial Europea (ESA), la Agencia Aeroespacial Canadiense (CSA) y la NASA.

La comunidad científica lo llama el telescopio origami, pues cuenta con espejo primario de 6,5 metros que se despliega en una secuencia de pasos. Este es un avance significativo frente a su antecesor, el telescopio Hubble, que tiene un espejo principal de 2,4 metros.

A diferencia del telescopio Hubble, el James Webb está capacitado para observar en rango del espectro del infrarrojo medio. Esto significa que puede observar mejor los fenómenos que ocurrieron en las primeras etapas de formación del universo. Con este telescopio podemos apreciar el universo de hace millones de años porque capta las imágenes o la luz que ha viajado por el cosmos desde el comienzo de los tiempos.

El telescopio lleva casi sietes meses en órbita —desde su lanzamiento el 25 de diciembre de 2021—. Poco a poco, y después de calibrar el telescopio, la fecha de exposición de las primeras imágenes fue revelada: el 12 de julio de 2022.

La sorpresa consistió en que días antes de la fecha de exposición, se conocieron los nombres de los cinco protagonistas de esas imágenes:

La primera de esas imágenes reveló el campo profundo del cúmulo SMACS 0723. Esta primera imagen es un conglomerado de pequeñas imágenes, es decir, una toma de galaxias de todo tipo: espirales, elípticas e irregulares. En ella hay formaciones que resaltan frente a otras por ser alargadas: galaxias cuya luz ha sido distorsionada por la gravedad del cúmulo SMACS 0723. De modo que funciona como un perfecto lente gravitacional.

La imagen de la nebulosa de Carina fue capturada por las cámaras en el infrarrojo cercano (NIRcam) y el infrarrojo medio (MIRI). Esta imagen revela áreas que antes eran invisibles, y que muestran regiones de nacimiento de estrellas.

La imagen de la nebulosa del anillo del sur revela el remanente de una estrella y por eso parece un estallido. Este remanente es como nuestro Sol que, al desnudarse de sus capas más externas, deja de quemar combustible por fusión nuclear. Esta gran nube de gas que rodea a la estrella está a unos 2000 años luz de distancia.

Es cierto. Las anteriores imágenes son asombrosas por el detalle, y por la trascendencia de los datos. Pero, en cuanto a los procesos evolutivos del instrumento, aún quedan dos imágenes sorprendentes.

Así como las dos cámaras NIRcam y MIRI lograron una imagen detallada de la nebulosa de Carina, el Fine Guidance Sensor and Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph (FGS-NIRISS) logró capturar el espectro o la imagen del exoplaneta WASP-96b.

Este instrumento —desarrollado por la agencia aeroespacial canadiense— tiene la capacidad de capturar objetos brillantes a una resolución mayor que las otras cámaras. Así tenemos una idea clara de la meteorología del planeta WASP-96b, el cual queda por supuesto fuera del sistema solar.  Con ayuda de este instrumento, el James Webb reveló algo que no alcanzó a captar el Hubble: una clara firma de agua en un exoplaneta, y nubes en su atmósfera.

Y, como bien se dice, lo mejor se hace esperar. El James Webb captó también el quinteto de Stephan, un grupo compacto de cinco galaxias ubicado en la constelación de Pegaso formado por las galaxias NGC 7320 que se encuentra a unos 40 millones de años luz, las NGC 7319, NGC 7318A, NGC 7318B y NGC 7317 localizadas a unos 290 millones de años luz aproximadamente; cuatro de las de cinco que están interactuando gravitacionalmente.

Esta imagen marcó un hito, pues con la poderosa visión infrarroja del telescopio se lograron ver detalles del quinteto —en cuanto a la resolución espacial—nunca observados. Cabe destacar que, la proximidad de cuatro de esas galaxias provee a los astrónomos un escenario único de fusión de galaxias (merging). Este es un punto crucial para el estudio de la evolución de las galaxias.

Otro aspecto para destacar es el tocante a la interacción gravitacional, y no tanto a la imagen. Esto aporta al estudio de los agujeros negros super masivos alojados en este tipo galaxias. Por ejemplo, la NGC 7319 alberga un núcleo activo (AGN), es decir, un agujero negro supermasivo de 24 millones de veces la masa de nuestro Sol.  De modo que esta galaxia está atrayendo material a su núcleo. Dicho AGN fue estudiado por el Webb con gran detalle con el instrumento Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) y el MIRI. El Webb atravesó todo el polvo que rodea el denso núcleo y pudo medir la velocidad de los flujos brillantes.

Finalmente, esperamos que con los poderosos instrumentos de Webb, comprendamos la velocidad con la que se alimentan los AGN, y su tasa de crecimiento.

Sin duda alguna, el poder de este telescopio dará, de aquí en adelante, material para el desarrollo del conocimiento. Habrá múltiples colaboraciones para realizar investigaciones tanto teóricas como observacionales, y la visual del universo será aún más sorprendente.

Desde hace un tiempo, el estudio de la astronomía en Colombia ocupa a las instituciones académicas. Ahora, la información de este telescopio será el punto de partida para que los pregrados y posgrados colombianos, puedan ser pioneros en astronomía. Así como puedan formar nuevos astrónomos y astrónomas con alta calidad académica.

*Profesora de Departamento de Matemáticas de la Universidad Sergio Arboleda, magister en física matemática y Ph.D. en física teórica.

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