Aporta telescopio James Webb sus primeros resultados científicos

Baltimore.— Hasta ahora ha sido una delicia para los ojos del cielo: la inmensidad negra del espacio rebosante de enigmáticas e insondablemente distantes gotas de luz. Retratos fantasmales de Neptuno, Júpiter y otros vecinos que creíamos conocer. Nebulosas y galaxias visibles gracias a los penetrantes ojos infrarrojos del telescopio espacial James Webb.

El telescopio, llamado así por James Webb, el administrador de la NASA durante la preparación para los alunizajes del Apolo, es un proyecto conjunto de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense. Se lanzó en Navidad hace un año, después de dos décadas plagadas de problemas y 10 mil millones de dólares, en una misión para observar el universo en longitudes de onda que el ojo humano no puede ver. Con un espejo primario de 6 metros y medio de ancho, el Webb es siete veces más poderoso que su predecesor, el Telescopio Espacial Hubble. Dependiendo de cómo haga la contabilidad, una hora de tiempo de observación en el telescopio puede costarle a la NASA 19 mil dólares o más.

Pero ni la NASA ni los astrónomos pagaron todo ese dinero y capital político solo por imágenes bonitas, no es que nadie se queje.

“Las primeras imágenes fueron solo el comienzo”, dijo Nancy Levenson, directora temporal del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, que administra Webb y el Hubble. “Se necesita más para convertirlos en ciencia real”.

Un futuro brillante (infrarrojo)

Durante tres días en diciembre, unos 200 astrónomos llenaron un auditorio en el instituto para escuchar y discutir los primeros resultados del telescopio. Unos 300 más lo vieron en línea, según los organizadores. El evento sirvió como una celebración tardía del exitoso lanzamiento e inauguración de Webb y una vista previa de su brillante futuro.

Uno por uno, los astrónomos subieron al podio y, hablando rápidamente para obedecer el límite de 12 minutos, atravesaron un cosmos de descubrimientos. Galaxias que, incluso en su relativa juventud, ya habían generado agujeros negros supermasivos. Estudios atmosféricos de algunos de los siete exoplanetas rocosos que orbitan Trappist 1, una estrella enana roja que podría albergar planetas habitables (los datos sugieren que al menos dos de los exoplanetas carecen de las voluminosas atmósferas primordiales de hidrógeno que ahogarían la vida tal como la conocemos, pero pueden tener atmósferas diminutas de moléculas más densas como el agua o el dióxido de carbono).

“Estamos en el negocio”, declaró Bjorn Benneke de la Universidad de Montreal, mientras presentaba datos de uno de los exoplanetas.

Megan Reiter, de la Universidad de Rice, llevó a sus colegas a una "inmersión profunda" a través de los Acantilados Cósmicos, un semillero nublado de formación de estrellas en la constelación de Carina, que fue uno de los primeros dulces favoritos del cielo. Ella está rastreando cómo los chorros de nuevas estrellas, las ondas de choque y la radiación ionizante de estrellas cercanas más masivas que nacieron están remodelando constantemente la geografía cósmica y desencadenando la formación de nuevas estrellas.

“Esto podría ser una plantilla de lo que pasó a nuestro propio sol cuando se formó”, dijo Reiter en una entrevista.

Entre presentaciones, al margen y en los pasillos, los astrónomos de alto nivel que estaban presentes en 1989 cuando se planteó por primera vez la idea del telescopio Webb se felicitaron unos a otros e intercambiaron historias de guerra sobre el desarrollo del telescopio. Se quedaron sin aliento audiblemente cuando los jóvenes mostraron datos que superaron sus propios logros con el Hubble.

Jane Rigby, la científica del proyecto para las operaciones del telescopio, recordó su tumulto emocional hace un año cuando el telescopio finalmente se acercaba a su lanzamiento. El instrumento había sido diseñado para desplegarse en el espacio, un proceso intrincado con 344 "fallas en un solo punto" potenciales, y la doctora Rigby solo podía contarlas, una y otra vez.

“Estaba en la etapa de negación”, dijo en Baltimore. Pero el lanzamiento y el despliegue fueron perfectos. Ahora, ella dijo: “Estoy viviendo el sueño”.

Garth Illingworth, astrónomo de la Universidad de California, Santa Cruz, quien en 1989 presidió una reunión clave en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial que finalmente condujo al Webb, dijo simplemente: "Estoy simplemente asombrado".

En una recepción posterior al primer día de la reunión, John Mather del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y científico principal del proyecto de Webb desde el principio, levantó una copa por las 20 mil personas que construyeron el telescopio, los 600 astrónomos que lo probaron en el espacio y la nueva generación de científicos que lo utilizaría.

“Algunos de ustedes ni siquiera habían nacido cuando comenzamos a planearlo”, dijo.

Una máquina de regreso

Hasta ahora, el telescopio, repleto de cámaras, espectroscopios y otros instrumentos, supera las expectativas. (Su poder de resolución es dos veces mejor que el anunciado). El lanzamiento impecable del telescopio, informó el Dr. Rigby, lo ha dejado con suficiente combustible de maniobra para mantenerlo funcionando durante 26 años o más.

“Estos son números felices”, dijo, mientras ella y sus colegas recitaban las estadísticas de rendimiento de sus instrumentos. El Dr. Rigby advirtió que los instrumentos del telescopio aún se estaban calibrando, por lo que los números aún podrían cambiar. Prepárese para volver a calcular sus resultados con solo presionar un botón, le dijo a un grupo de astrónomos en el vestíbulo: "De lo contrario, odiará su vida".

Quizás la mayor sorpresa del telescopio Webb hasta ahora involucra eventos en los primeros milenios del universo. Las galaxias parecen haberse estado formando, generando y nutriendo estrellas más rápido de lo que estiman los modelos cosmológicos probados en batalla.

"¿Cómo envejecieron las galaxias tan rápido?" preguntó Adam Riess, premio Nobel de Física y cosmólogo de la Universidad Johns Hopkins que se dejó caer ese día.

Explorar esa provincia, "primavera cósmica", como la llamó un astrónomo, es el objetivo de varias colaboraciones internacionales con siglas como JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science), GLASS (Grism Lens-Amplified Survey From Space) y PEARLS (Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science).

La visión infrarroja de Webb es fundamental para estos esfuerzos. A medida que el universo se expande, las galaxias y otros objetos celestes distantes se alejan de la Tierra tan rápido que su luz se ha estirado y cambiado a longitudes de onda infrarrojas invisibles. Más allá de cierto punto, las galaxias más distantes se alejan tan rápidamente y su luz se estira tanto en longitud de onda que son invisibles incluso para el telescopio Hubble.

El telescopio Webb fue diseñado para exponer y explorar estas regiones, que representan el universo con solo mil millones de años, cuando las primeras galaxias comenzaron a florecer con estrellas.

“Se necesita tiempo para que la materia se enfríe y se vuelva lo suficientemente densa como para encender estrellas”, señaló Emma Curtis-Lake, de la Universidad de Hertfordshire y miembro del equipo de JADES. La tasa de formación de estrellas alcanzó su punto máximo cuando el universo tenía cuatro mil millones de años, agregó, y ha estado cayendo desde entonces. El cosmos tiene ahora 13 mil 800 millones de años.

Los astrónomos miden las distancias cósmicas con un parámetro llamado corrimiento al rojo, que indica cuánto se ha estirado la luz de un objeto lejano. Hace apenas unos meses, un corrimiento al rojo de 8, que corresponde a una época en la que el universo tenía unos 646 millones de años, se consideraba un corrimiento al rojo alto. Gracias a la Dra. Curtis-Lake y sus colegas, el desplazamiento al rojo récord es ahora de 13.2, que corresponde a cuando el universo tenía solo 325 millones de años.

La Dra. Curtis-Lake y su equipo habían apuntado el telescopio a una parte del cielo llamada GOODS South, en busca de galaxias que el Hubble no había podido detectar. Efectivamente, había cuatro de ellos, espectros en la niebla de calor de la creación. Las mediciones posteriores confirmaron que, de hecho, estaban muy atrás en el tiempo.

“No queríamos decir públicamente que lo creíamos”, dijo Brant Robertson, miembro de JADES de la Universidad de California, Santa Cruz.

No se espera que el registro dure mucho. La colaboración CEERS ha informado de una galaxia candidata que podría tener un corrimiento al rojo de 16, de cuando el universo tenía solo 250 millones de años.

Los expertos ya están discutiendo si estas galaxias demasiado ansiosas revelan algo fundamental y pasado por alto en las teorías actuales del universo primitivo. Tal vez algún campo o efecto impulsó la gravedad en ese entonces y aceleró el crecimiento de galaxias y agujeros negros. O tal vez las discrepancias simplemente reflejen incertidumbres científicas sobre los detalles desordenados, la "gastrofísica", de la formación estelar.

Durante los últimos 20 años, los astrónomos han perfeccionado un "modelo estándar" sólido de un universo compuesto de energía oscura, materia oscura y una pizca de materia atómica. Es demasiado pronto para romper ese modelo, dijo el Dr. Curtis-Lake en una entrevista; Webb tiene quizás tres décadas de observación por delante. “Estamos en las primeras etapas”, dijo.

El discurso de clausura recayó en el Dr. Mather. Describió la historia del telescopio y agradeció a Barbara Mikulski, exsenadora de Maryland, quien apoyó el proyecto en 2011 cuando estaba en peligro de ser cancelado. También anticipó el próximo gran acto de la NASA: un telescopio espacial de 12 metros llamado Observatorio de Mundos Habitables que buscaría planetas y los estudiaría.

“Todo lo que hicimos resultó valer la pena”, dijo. “Así que estamos aquí: esta es una fiesta de celebración, echando un primer vistazo a lo que hay aquí. No es lo último que vamos a hacer”.