Podría ser el argumento de cualquiera de las novelas de Bradbury: los científicos quieren conocer los eventos más distantes del Universo, quieren saber cómo se formaron las primeras galaxias. Quizás suene a pura ciencia ficción, pero no podría estar más cerca de la realidad. El telescopio espacial James Webb (JWST) es un observatorio especial llevado a cabo por la Agencia Espacial Europea (ESA), la Agencia Espacial Canadiense (CSA) y la NASA, cuyo cometido será reemplazar a los telescopios Hubble y Spitzer. A diferencia del Hubble, que observa en los espectros ultravioleta cercano, visible e infrarrojo cercano, el JWST observa en el rango del infrarrojo medio. El ojo humano sólo percibe luz en un rango limitado del espectro electromagnético, mientras que la luz que más información nos proporciona acerca del espacio se encuentra en los rangos del infrarrojo y ultravioleta. Entre sus objetivos principales se encuentran el estudio de la formación de estrellas y planetas, y la obtención de imágenes directas de exoplanetas, que son los planetas que no pertenecen al Sistema Solar, y de novas, que son eventos astronómicos que causan la aparición súbita de estrellas. (Ver Imagen 1)

Este proyecto lleva en desarrollo desde 1996 y fue lanzado el 25 de diciembre de 2021 desde la base de la Guayana Francesa. Siete meses después del despegue, concretamente el 12 de julio de 2022, los científicos, emocionados, desvelaron las primeras imágenes que ha tomado este potente telescopio. Vamos a ver algunas de ellas y a explicar su significado.

La primera imagen del telescopio James Webb: cúmulo de galaxias SMACS 0723

Esta es la imagen del Universo más profunda tomada hasta la fecha (ver Imagen 2). Se trata de una imagen que es una combinación de seis filtros distintos en la que vemos un cúmulo de galaxias situado entre nosotros y el Universo más lejano. Se muestra el cúmulo de galaxias SMACS 0723 tal como apareció hace 4600 millones de años. Toda la masa que tiene, en particular la materia oscura, actúa como una lente gravitatoria que amplía las imágenes de las galaxias que están al otro lado del cúmulo; y no sólo las amplía, sino que también las deforma. De hecho, los arcos que vemos, son galaxias que están detrás del cúmulo. Lo extraordinario de esta imagen es que muestra galaxias que están muy lejos y que probablemente sean de las primeras que se formaron en el Universo.

La mayor parte de los “puntos” que vemos en la imagen son galaxias, salvo aquellos que tienen los patrones de difracción (ocho puntas), que son estrellas. Se ha identificado una galaxia que se formó hace 13.000 millones de años, momento en que aproximadamente tanto el Sol como el Sistema Solar comenzaban a formarse, lo cual es un descubrimiento fascinante porque se trata de una de las primeras galaxias que apareció cuando se formó el Universo. De todos modos, se espera que en la imagen se detecten objetos más antiguos puesto que todavía no se ha podido analizar la imagen al completo.

Analizar la luz de estas galaxias en el espectro infrarrojo, nos permite estudiar de qué están compuestas y cómo ha cambiado su composición a lo largo del tiempo. Nosotros estamos formados por átomos como el Oxígeno o el Carbono, que han sido creados a lo largo de los años por la actividad de las estrellas, pero esto no siempre ha sido así. Es por ello que este tipo de imágenes, datos y espectros, nos ayudarán a estudiar de qué estaban formadas las galaxias del Universo temprano.

Nebulosa de Carina

En esta imagen (ver Imagen 3) lo que se ve es una región de formación estelar donde están naciendo incontables estrellas y planetas. Los arcos dorados son resultado de las ondas de choque de un chorro de materia eyectado por una estrella en formación. Este chorro empuja todo el gas y el polvo del ambiente y crea estas ondas de choque. Dicho fenómeno se observa en varios puntos de la imagen.

Este paisaje de “montañas” y “valles” salpicados de estrellas brillantes es en realidad el borde de una región cercana y joven donde se forman estrellas, llamada NGC 3324, en la nebulosa de Carina. Esta imagen, capturada en luz infrarroja revela por primera vez regiones de nacimiento estelar que antes eran invisibles.

Se observan los llamados precipicios cósmicos y, en realidad, es el borde de la región gaseosa gigante que está dentro de NGC 3324. La zona cavernosa ha sido tallada en la nebulosa por la intensa radiación ultravioleta y los vientos estelares de estrellas jóvenes extremadamente grandes y calientes ubicadas en el centro de la burbuja, mientras la radiación de las estrellas jóvenes está esculpiendo la pared de la nebulosa, erosionándola lentamente.

Quinteto de Stephan

El Quinteto de Stephan (ver Imagen 4) es un grupo de cinco galaxias situado en la constelación de Pegaso. Este enorme mosaico es la imagen más grande de Webb hasta la fecha. Contiene más de 150 millones de píxeles y está construida con casi 1.000 archivos de imágenes individuales. Esta información proporciona nuevos conocimientos sobre cómo las interacciones galácticas pueden haber impulsado la evolución de las galaxias en el Universo primitivo. Tal y como vemos en la imagen, la galaxia situada a la izquierda es la más cercana a nosotros, mientras que el resto está unas cuatro veces más lejos. Además, podemos observar la interacción que existe entre las galaxias de la derecha, contando la superior con un agujero negro que nos proporciona gran cantidad de información acerca del centro galáctico.

Nebulosa del Anillo Sur

La muerte de las estrellas es uno de los fenómenos más impresionantes del Universo (ver Imagen 5). Vemos cómo se expulsan capas de la atmósfera de la Estrella causada por la enana blanca que vemos en la imagen. La característica geometría de la nebulosa viene dada por la órbita de la enana blanca alrededor de otra estrella que se encuentra también en el centro galáctico. Esta nebulosa se encuentra a unos 2.000 años luz. Desde su nacimiento hasta su muerte, Webb puede explorar las capas de polvo y gas que expulsan las estrellas envejecidas que algún día podrán convertirse en una nueva estrella o planeta.

En fin, estas impresionantes fotografías no solo van a ayudarnos a responder grandes preguntas que han acompañado a la humanidad desde sus inicios, sino que van a sugerirnos nuevas cuestiones que ni siquiera se habían planteado hasta la fecha.

Por último, vamos a añadir un enlace en el que se ve una curiosa comparativa de las imágenes tomadas por Hubble respecto a las del Webb: https://www.webbcompare.com/