Hoy, 365 días después de que la NASA publicara el primer lote de datos e imágenes de la misión, está claro que JWST puede producir escenas de belleza y ciencia dura con igual pasión. La NASA conmemora el primer aniversario del lanzamiento científico del JWST Estreno de una nueva película, demostrando la capacidad del telescopio para volver a imaginar el universo. La imagen dramática, algo alucinante, captura la actividad del complejo de nubes Rho Ophiuchi, la región de formación de estrellas más cercana a la Tierra, donde los sistemas planetarios como el nuestro pueden estar en las primeras etapas de formación.
«El telescopio está funcionando mejor de lo que esperábamos», dijo la astrofísica de la NASA Jane Rigby, quien se convirtió en científica principal del proyecto JWST a principios de este mes.
Rigby dijo que la comunidad científica fue un poco conservadora al planificar la agenda para el primer año de observaciones, pero este próximo año la ciencia aprovechará al máximo lo que el telescopio puede hacer. «Nos estamos volviendo más audaces en el segundo año».
El viaje de JWST alrededor del Sol no ha estado exento de baches. El primer año de operaciones científicas incluyó una breve pausa en la recopilación de datos por razones de seguridad y una colisión de infarto con el polvo espacial que obligó a los directores de proyecto a volar el observatorio más o menos hacia atrás a partir de ahora.
Pero los científicos que trabajan con los datos descargados del telescopio están encantados con su rendimiento, que analiza la parte infrarroja del espectro, recolectando luz que su predecesor, el Telescopio Espacial Hubble, no pudo.
El gran titular hasta ahora es que JWST ha detectado algunas galaxias sorprendentemente brillantes en el universo primitivo. Fue un poco confuso.
No, JWST no refuta la teoría del Big Bang. La cosmología no sigue el camino de la frenología. Pero las observaciones de tanta luz de las primeras etapas de la formación de galaxias han llevado a algunos a rascarse la cabeza. La observación y la teoría no están bien alineadas.
«Creo que hay una tensión», dijo el físico líder de la misión JWST, Massimo Stiavelli, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore. «Es innegable porque las cosas son diferentes de lo que pensábamos».
Hallazgos clave de JWST
JWST se creó a fines de la década de 1980 como sucesor del aún no lanzado Hubble, pero enfrentó años de demoras y un encuentro cercano a la muerte con legisladores con problemas de presupuesto. Es una inversión de $10 mil millones. No está diseñado con características modulares que permitan piezas de repuesto si algo falla.
Y está en lo profundo del espacio, en una órbita gravitacionalmente estable alrededor del Sol llamada L2, aproximadamente a un millón de millas de la Tierra. La NASA actualmente no tiene transbordadores para llevar astronautas a L2 y de regreso.
Todo esto refuerza la felicidad entre los científicos de que el telescopio esté funcionando como estaba previsto.
Para un telescopio de este diseño, un año es un gran problema. Los espejos del telescopio deben estar muy fríos y no pueden apuntar a ninguna parte cerca del Sol, así que no esperes ver imágenes bonitas de Venus del JWST. Pero una órbita completa le da al telescopio la oportunidad de cubrir gran parte del universo.
JWST, que se lanzó en la mañana de Navidad de 2021, en realidad realizó una órbita y media, pero los primeros seis meses se dedicaron a utilizar su enorme matriz chapada en oro. Espejos hexagonales y un amplio parasol para mantenerlos frescos, así como afinar sus instrumentos.
La luz recolectada por esos espejos transporta información sobre muchas capas del universo, desde galaxias distantes, débiles y apenas perceptibles hasta las galaxias más activas en primer plano y las nubes de polvo y gas que forman estrellas dentro de nuestra propia Vía Láctea. Y mira a nuestro vecindario inmediato, el Sistema Solar, y envía imágenes dignas de póster de Júpiter y Saturno repletas de datos científicos.
El universo temprano es donde JWST ha realizado algunas de sus investigaciones más interesantes y, a veces, desconcertantes. El objetivo es comprender cómo se formó el universo primitivo, cómo se formaron las galaxias y cómo llegamos a donde estamos: en un planeta que orbita alrededor de una estrella en uno de los brazos espirales de una gran galaxia.
«Nuestro hogar es la Vía Láctea», dijo el astrofísico teórico Brandt Robertson de la Universidad de California, Santa Cruz. “Es una galaxia. Es una hermosa constelación. Podemos tomar fotos desde adentro. Pero eso plantea la pregunta: ¿Cómo llegó aquí? ¿Cómo ocurrió?»
Es esta arqueología cósmica sobre la que se construyó JWST en primer lugar. Una característica extraña del universo es que la luz es eterna. Se desvanece, pero sigue ahí, incluida la luz más antigua, muy desplazada hacia la parte infrarroja del espectro por la expansión del espacio que se produjo después del Big Bang. Los astrofísicos pueden escanear mucho más usando JWST Las galaxias de alto corrimiento al rojo profundizan aún más en el pasado.
Robertson es coautor de uno de los dos artículos recientes que lo describen. La galaxia más distante jamás detectada y confirmada por JWST se llama JADES-GS-Z13-0. Fue descubierto en el desplazamiento al rojo 13,2, que corresponde a unos 320 millones de años después del Big Bang. Hay afirmaciones de posibles galaxias con desplazamientos al rojo más altos, pero esperan confirmación, dijo.
Cuando se le preguntó cómo se veía la galaxia, dijo: «Es una mancha».
Pero, ¿qué pasaría si de alguna manera pudieras subirte a una nave espacial, transportarte a través de varios agujeros de gusano al pasado distante y orbitar junto a esa galaxia? Entonces, ¿cómo se verá?
«Si puedes estar justo al lado, la galaxia será muy azul para tus ojos porque está formando estrellas», dijo Robertson. «Sería muy azul brillante en el universo primitivo».
Un acertijo sobre los primeros tiempos
Ahora, los astrónomos que analizan los datos del JWST del universo primitivo han encontrado algo que desafía las expectativas: mucho Diferentes galaxias brillantes.
La luminosidad es una aproximación de la masa. Las galaxias más brillantes, por lo tanto, generalmente se consideran las más masivas. Pero las galaxias tardan en crecer. Los teóricos han desarrollado previamente una línea de tiempo general para la evolución de las primeras galaxias, y las detectadas por JWST parecen a primera vista notablemente maduras para su edad.
JWST puede estar diciendo a los científicos que la formación de galaxias en el universo primitivo fue de alguna manera más eficiente de lo que se sabía anteriormente.
«Tenemos que hacer algunos ajustes a nuestras teorías sobre cómo se formaron esas primeras galaxias y cómo crecieron sus estrellas», dijo. Jayhan Kurtaldeb, astrofísico del Instituto de Tecnología de Rochester.
«Nada de lo que hemos visto nos hace pensar que hemos descifrado la cosmología», dijo Rigby. «Lo que eso nos dice es que las galaxias se fusionaron antes de que les diésemos crédito por sus acciones».
Para aquellos de nosotros que no somos astrofísicos, los agujeros negros pueden ser otro factor en la luminosidad de esas primeras galaxias. Aunque un agujero negro por definición es un sistema con un campo gravitatorio tan intenso que incluso la luz no puede escapar, la región alrededor del agujero negro brilla cuando el gas y el polvo se calientan y caen hacia el horizonte de sucesos.
El año pasado, Rebecca Larson, entonces estudiante de doctorado en la Universidad de Texas en Austin, notó algo extraño. Cuando examinó los datos de la galaxia más distante llamada CEERS 1019. La luz, hace 13 mil millones de años, cuando el universo estaba rodando y las galaxias eran diminutos berberechos de forma extraña de estrellas calientes, jóvenes y de color azul brillante.
Larson estaba desconcertado por la luz inusualmente brillante que provenía del centro de CEERS 1019. «¿Qué crueldad?» pensó.
Ella lo adivinó, correctamente, como un agujero negro supermasivo. La galaxia, aunque joven, ya ha logrado hacer crecer un agujero negro que los científicos estiman que tiene una masa equivalente a 10 millones de soles. El informe de Larsen y sus colegas lo describe como el primer agujero negro supermasivo activo jamás detectado.
Entusiasmado con los exoplanetas
El año pasado comenzó a demostrar que JWST es una «potencia espectroscópica», en palabras del astrofísico Garth Illingworth. Ha demostrado ser sorprendente al seleccionar los espectros de luz que recopila, que contienen información sobre el objeto observado.
Esa capacidad produjo uno de los primeros grandes descubrimientos del telescopio: dióxido de carbono en la atmósfera de un planeta gigante, WASP 39b, que orbita alrededor de una estrella distante. El planeta en sí no es visible con la tecnología actual. Pero a medida que pasa por delante o por detrás de su estrella madre, los cambios en la luz de la estrella codifican información sobre la atmósfera del planeta.
Hasta JWST, nadie había detectado de manera confiable el dióxido de carbono en la atmósfera de un exoplaneta, dijo la astrofísica de la NASA Nicole Colon.
«Vimos la firma espectral de esa característica por primera vez, y fue hermosa», dijo. “Nos golpeó en la cara. Y aquí está esta increíble señal, fue impresionante.
Para ser claros, los científicos que analizan los espectros buscan presentaciones gráficas de los datos, no imágenes reales. Larson, quien descubrió el agujero negro supermasivo, estaba tan conmovido por la firma espectral de una región central brillante en esa galaxia que, como dijo, «nunca pensé que vería imágenes reales de JWST».
Fue entonces cuando Kurtaldeb le mostró la imagen de la galaxia a través del telescopio. Sorprendentemente, la galaxia tenía tres puntos brillantes, con un punto particularmente brillante en el medio. Ese es el agujero negro más grande de Larson.
«Empecé a llorar», dijo.
