Hoy, 365 días después de que la NASA revelara el primer lote de datos e imágenes para la misión, está claro que JWST puede producir ciencia seria y hermosas tomas con aplomo. La NASA está celebrando el primer aniversario del debut científico de JWST con… Publicar una nueva foto, demostrando la capacidad del telescopio para volver a imaginar el universo. La imagen dramática y algo alucinante captura la dinámica del complejo de nubes Rho Ophiuchi, la región de formación de estrellas más cercana a la Tierra, donde los sistemas planetarios como el nuestro podrían 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 a principios de este mes se convirtió en científica en jefe del proyecto JWST.
Rigby dijo que la comunidad científica era un poco reticente a la hora de planificar su agenda para el primer año de observaciones, pero este próximo año de ciencia aprovechará al máximo lo que puede hacer el telescopio. “Nos pusimos mucho más audaces en el segundo año”.
El viaje de JWST alrededor del Sol no ha estado exento de obstáculos. El primer año de operaciones científicas incluyó una breve pausa en la recopilación de datos por razones de seguridad y una grave colisión con el polvo espacial que obligó a los directores de proyecto a mover 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, ya que filtra la parte infrarroja del espectro, recolectando luz que no pudo ser recolectada por el Telescopio Espacial Hubble anterior.
El titular hasta ahora es que el JWST vio muchas galaxias sorprendentemente brillantes en el universo primitivo. Esto resultó ser un poco desconcertante.
No, el JWST no refutó la teoría del Big Bang. La cosmología no siguió el camino de la frenología. Pero las observaciones de una gran cantidad de luz del período inicial de formación de galaxias dieron lugar a muchas dudas. La observación y la teoría aún no se han alineado completamente.
“Creo que hay tensión”, dijo el físico Massimo Steavelli, jefe de la misión JWST en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore. “Esto es innegable, porque las cosas son diferentes de lo que pensábamos que iban a ser”.
Hallazgos clave de JWST
JWST se concibió a fines de la década de 1980 como un sucesor de la nave espacial Hubble, que aún no se había lanzado, pero ha sufrido durante muchos años demoras y encuentros inminentes con legisladores preocupados por las finanzas. Es una inversión de $10 mil millones. No está diseñado con el tipo de características modulares que habilitarían repuestos si algo sucediera.
También está muy lejos en el espacio profundo, en una órbita gravitacionalmente estable alrededor del sol llamada L2 que lo mantiene a un millón de millas de la Tierra. La NASA actualmente no tiene naves espaciales para transportar astronautas a L2 y viceversa.
Todo esto se suma a la alegría de los científicos de que el telescopio esté funcionando según lo planeado.
Para un telescopio de este diseño, el año es bastante problemático. Los espejos de los telescopios deben mantenerse demasiado fríos para apuntar cerca del sol, así que no esperes ver ninguna imagen bonita de Venus del JWST. Pero una órbita completa le da al telescopio la oportunidad de cubrir la mayor parte del universo.
JWST, que se lanzó en la mañana de Navidad de 2021, en realidad realizó órbitas de un año y medio, pero los primeros seis meses se dedicaron a desplegar su enorme colección de placas doradas. Espejos hexagonales y un parasol extenso para mantenerla fresca, así como para ajustar sus instrumentos.
La luz que recogen estos espejos transporta información sobre múltiples capas del universo, desde las galaxias más lejanas, más débiles y apenas perceptibles hasta las galaxias más brillantes en primer plano y las nubes de polvo y gas que forman estrellas dentro de nuestra propia Vía Láctea. Ha observado nuestro vecindario inmediato, el sistema solar, y ha devuelto imágenes dignas de póster de Júpiter y Saturno repletas de datos científicos.
El universo primitivo es donde JWST realizó sus investigaciones más interesantes y, a veces, desconcertantes. El objetivo es comprender cómo evolucionó 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 Brant Robertson, astrofísico teórico de la Universidad de California, Santa Cruz. “Esta es una galaxia. Es una galaxia hermosa. Podemos tomar fotografías del interior. Pero plantea la pregunta: ¿Cómo llegó aquí? ¿Cómo se formó?”
Esta arqueología cósmica es la razón por la que JWST se construyó en primer lugar. Una característica curiosa del universo es que la luz es eterna. Se vuelve más tenue, pero sigue ahí, incluida la luz más antigua, que se ha desplazado en gran medida a la parte infrarroja del espectro por la expansión del espacio que ha estado ocurriendo desde el Big Bang. Los astrofísicos pueden utilizar JWST para la investigación en gran medida Las galaxias con un mayor corrimiento al rojo se adentran más en el pasado.
Robertson es coautor de uno de dos artículos recientes que describen La galaxia más distante hasta ahora detectada y confirmada por JWST, llamada JADES-GS-Z13-0. Se encontró con un desplazamiento al rojo de 13,2, que corresponde a unos 320 millones de años después del Big Bang. Dijo que ha habido afirmaciones de que pueden existir galaxias con un desplazamiento al rojo más alto, pero están esperando confirmación.
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 y transportarte a través de diferentes agujeros de gusano al pasado distante y flotar junto a esa galaxia? Entonces, ¿cómo se verá?
“Si pudieras estar justo al lado, la galaxia en sí sería muy azul para tus ojos, porque se está formando una estrella”, dijo Robertson. “Sería de un azul muy brillante en el universo primitivo”.
Un misterio sobre las primeras galaxias
Inmediatamente, los astrónomos que miraban los datos del JWST sobre el universo primitivo descubrieron algo que desafió las expectativas: muchos Galaxias extrañamente brillantes.
El brillo es una aproximación de la masa. Por lo tanto, se suele suponer que las galaxias muy brillantes son muy masivas. Pero las galaxias necesitan tiempo para crecer. Los teóricos habían establecido 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.
El JWST puede decirles a los científicos que la formación de galaxias en el universo primitivo fue de alguna manera más eficiente de lo que se sabía anteriormente.
“Hay algunos ajustes que debemos hacer en nuestras teorías sobre cómo se formaron esas galaxias muy tempranas y cómo crecieron sus estrellas”, dijo. Cihan Kartaltepe, astrofísico del Instituto de Tecnología de Rochester.
“Nada de lo que hemos visto me hace pensar que hemos roto la cosmología”, dijo Rigby. “Lo que nos dice es que las galaxias trabajaron juntas antes de lo que les damos crédito”.
Al contrario de lo que cabría esperar de los que no somos astrofísicos, los agujeros negros podrían ser otro factor en el brillo de esas primeras galaxias. Aunque un agujero negro es, por definición, una estructura con un campo gravitatorio tan intenso que ni siquiera la luz puede escapar, la región alrededor del agujero negro puede brillar a medida que el gas y el polvo sobrecalentados caen hacia el horizonte de sucesos.
El año pasado, Rebecca Larson, quien en ese momento era estudiante de doctorado en la Universidad de Texas en Austin, vio algo extraño. Mientras examinaba datos de una galaxia muy, muy lejana llamada CEERS 1019. Lo había publicado. luz hace más de 13 mil millones de años, cuando el universo estaba rodando y las galaxias eran pequeños grupos mal formados de estrellas calientes, jóvenes y azules brillantes.
Larson estaba desconcertado por la luz inusualmente brillante que provenía del corazón de CEERS 1019. “¿Qué diablos es eso?” Pensé.
Lo que acertó es un agujero negro supermasivo. La galaxia, a pesar de su corta edad, logró formar un agujero negro, que los científicos estiman tiene una masa equivalente a 10 millones de soles. Un informe de Larson y sus colegas lo describe como el primer agujero negro supermasivo jamás descubierto.
Emoción en los planetas exteriores
Lo que el año pasado también comenzó a mostrar es que el JWST es, en palabras del astrofísico Garth Illingworth, un “centro espectral”. Se ha demostrado que es sorprendente al capturar los espectros de luz que recopila, que contienen información sobre el objeto que se observa.
Esta capacidad produjo uno de los primeros descubrimientos importantes 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 estelar codifican información sobre la atmósfera del planeta.
Hasta la historia del planeta, nadie había hecho una detección definitiva de dióxido de carbono en la atmósfera de un exoplaneta, dijo Nicole Colón, astrofísica de la NASA.
“La primera vez que vimos la firma espectral de esa característica, fue hermoso”, dijo. “Nos golpeó en la cara. Esa es una señal enorme, que fue genial”.
Para ser claros, los científicos que observan los espectros están observando visualizaciones gráficas de los datos, no imágenes reales. Larson, quien encontró el agujero negro supermasivo, quedó tan sorprendida por la imagen espectral de una región central brillante en esa galaxia que, como ella dice, “nunca pensé en mirar imágenes reales de JWST”.
Fue entonces cuando Kartaltepe le mostró la imagen de la galaxia obtenida por el telescopio. Sorprendentemente, la galaxia tiene tres puntos brillantes, con un punto particularmente brillante en el medio. Este fue el agujero negro supermasivo de Larson.
“Empecé a llorar”, dijo.
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