¿Por qué el ojo de James Webb está revolucionando la astrofísica?

Navega a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, fresco a la sombra de nuestro planeta, y apunta su espejo en forma de corola de flor hacia las profundidades del cosmos. El Telescopio Espacial James Webb (JWST) es el más potente jamás puesto en órbita. A menudo se ha presentado como el sucesor del Hubble, del que en realidad es más bien un complemento. De hecho, este último escanea el universo principalmente en luz visible, un poco en infrarrojo y ultravioleta, mientras que el JWST sólo tiene ojos para la radiación infrarroja, electromagnética, de una longitud de onda invisible para el ser humano.

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Desde sus primeras observaciones, James-Webb mostró el enorme alcance de sus posibilidades. Su primer campo profundo eclipsó rápidamente a los, ya excepcionales, del Hubble. Los astrónomos y astrofísicos aprenderían mucho más gracias a esta increíble máquina.

Son principalmente tres áreas en las que esta joya óptica y tecnológica nos está haciendo avanzar: la observación de las primeras galaxias del Universo, la formación de estrellas y planetas, así como exoplanetas capaces de sustentar vida. Recordemos aquí que ver lejos en el Universo es también ver lejos en su pasado, ya que la velocidad de la luz es finita (alrededor de 300.000 km/s en el vacío).

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¡A finales de 2023, James-Webb detecta el agujero negro supermasivo más antiguo conocido!

GN Z 11, esta galaxia de los primeros tiempos del Universo, era conocida gracias al Hubble, pero teníamos poca información sobre ella. James-Webb permitió destacar la presencia de un agujero negro de aproximadamente 1,6 millones de masas solares, sólo 440 millones de años después del Big Bang, que es muy temprano. La masa de esta galaxia es ciertamente 100 veces menor que la de nuestra Vía Láctea, pero ya es demasiado masiva según nuestros modelos teóricos…

Poco después, se batió el récord de galaxia más antigua (o más joven si retrocedemos en el tiempo hasta la nuestra): sólo 285 millones de años después del Big Bang. Es JADES-GZ-14-0. A partir de entonces quedó absolutamente claro que este nuevo telescopio hace mucho más que cumplir sus promesas: ¡nos lleva a donde nunca antes habíamos mirado! La cosmología avanzaría como nunca y nuestro conocimiento sobre la formación y evolución de las galaxias llegaría al límite del Big Bang.

La formación de estrellas ante nuestros ojos, sin velo.

Las protoestrellas son magníficas, pero están rodeadas de polvo que resulta difícil de atravesar para nuestros ojos humanos. Precisamente, la luz infrarroja captada por James-Webb ignora fácilmente este polvo oscuro. La imagen de L1527, una estrella de sólo 100.000 años, aún estabilizándose, dejó sin aliento a los científicos y al público en general.

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Este es un objeto de Herbig-Haro, también una estrella en etapa inicial. Espléndido, ¿no?

El JWST permite incluso “buscar” en nebulosas para detectar moléculas, la formación de discos protoplanetarios (es decir, sistemas solares jóvenes) y el papel de las estrellas con su radiación. Aquí, el JWST hizo posible detectar el catión metilo (CH₃⁺), una molécula considerada esencial para la formación de vida de carbono extraterrestre.

¿Atmósferas, atmósferas?

Y eso no es todo. James-Webb también estudia exoplanetas no muy lejos de nosotros, buscando un lugar potencial para la vida, algo para lo que este telescopio espacial ni siquiera estaba destinado inicialmente. Para ello, sus instrumentos utilizan la luz de las estrellas filtrada por la atmósfera de planetas situados a años luz de la Tierra. Esto se llama espectro de absorción, que nos permite detallar las moléculas y átomos presentes en una atmósfera (el cielo) de un exoplaneta, para así determinar si algo vivo podría respirar allí. Aquí se muestra un ejemplo de un espectro en la atmósfera de un planeta gaseoso, el James-Webb detecta agua allí, por ejemplo (H₂O).

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Los resultados más notables del JWST en esta área son quizás los que se esperan alrededor de los exoplanetas trapenses y los de la atmósfera de LHS-1140b, un exoplaneta oceánico que probablemente tenga una atmósfera que contenga nitrógeno, como la Tierra.

En resumen, el telescopio James-Webb nos hace avanzar en casi todos los campos de la astronomía y la astrofísica. Los astrónomos profesionales esperan meses antes de obtener algunas preciosas plazas para utilizarlas y maravillarse con sus descubrimientos. Por tanto, la epopeya del JWST está lejos de terminar.

Para terminar, algunas pequeñas joyas visuales de James-Webb.

Retrato de familia de los planetas gaseosos del Sistema Solar:

Una increíble zona de formación estelar llamada Rho Ophiucci (constelación Serpentaria):

Y por último, la Nebulosa del Cangrejo formada por una supernova de tipo 2 (una explosión estelar masiva). El toroide azulado central se debe a la presencia de una estrella de neutrones que pulsa muy rápidamente (un púlsar). Esta estrella explotó en 1054.

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