Toño Arellano | 15 julio, 202215 julio, 2022 | Física de la luz

El 11 y 12 de julio de 2022, la NASA dio a conocer la primera serie de imágenes captadas por el telescopio espacial James Webb (JWST). Previo a este acontecimiento, el astrónomo Fernando Ávila contó a Iluminet qué podíamos esperar de las fotografías, pues como lo mencionó, los astrónomos son colectores de luz y su herramienta principal es el telescopio.

Una de las características técnicas que hacen especial al JWST, lanzado en diciembre de 2021 y en desarrollo desde 1996, es su espejo primario de 6.5 metros de diámetro cubierto de oro, compuesto por 18 segmentos hexagonales, el parasol y cuatro instrumentos científicos. Además, tiene la capacidad de observar luz visible de longitud de onda larga a través del rango del infrarrojo medio, pero para descifrar las imágenes es necesario mirarlas con detenimiento y conocer qué indica cada punto de luz.

La primera toma revelada es la imagen infrarroja más profunda y nítida del universo hasta la fecha que data de hace 4,600 millones de años. En ella se muestra un cúmulo de galaxias repleto de miles de galaxias más, incluidos los objetos más tenues observados en este espectro.

De acuerdo a la NASA, “la imagen de Webb abarca una minúscula porción del vasto universo, que aparecería del tamaño de un grano de arena sostenido a la distancia de un brazo extendido para alguien que observara desde la Tierra. La masa combinada de este cúmulo de galaxias actúa como una lente gravitacional, aumentando galaxias más distantes, incluyendo algunas que aparecieron cuando el universo tenía menos de mil millones de años de edad […] es una imagen compuesta por fotografías en diferentes longitudes de onda, con un total de 12.5 horas de exposición”.

También explica que el campo gravitacional de las galaxias puede curvar los rayos de luz, doblarla y distorsionar las imágenes, como sucede con una lupa.

La captación de galaxias azules en la imagen muestra que están compuestas de estrellas y muy poco polvo, mismo que envuelve en capas gruesas a los objetos rojos. Por su parte, las zonas en verde están llenas de hidrocarbonos y compuestos químicos.

En la segunda imagen del JWST se revelan detalles de una nebulosa planetaria (capas de gas y polvo que expulsan algunas estrellas mientras mueren), conocida como nebulosa del Anillo Sur, ubicada a unos 2,500 años luz de distancia de la Tierra.

El reporte de la NASA indica que “dos estrellas, que están unidas en una estrecha órbita, dan forma al paisaje local. Las imágenes infrarrojas de Webb presentan nuevos detalles de este complejo sistema. Las estrellas, y sus capas de luz, son prominentes en la imagen de la cámara de infrarrojo cercano de la izquierda, mientras que la imagen del instrumento de infrarrojo medio de la derecha muestra por primera vez que la segunda estrella está rodeada de polvo. La estrella más brillante se encuentra en una etapa anterior de su evolución estelar y es probable que en el futuro expulse su propia nebulosa planetaria. […] el polvo puede terminar viajando en el espacio hasta convertirse en una nueva estrella o planeta.”

La tercera imagen es la más grande capturada por JWST y se conforma por casi 1,000 archivos individuales con más de 150 millones de pixeles. En ella se encuentra el Quinteto de Stephan, una agrupación de cinco galaxias.

Gracias a su visión infrarroja y alta resolución, Webb permitió obtener datos que antes no habían sido capturados en este grupo de galaxias, como los cúmulos brillantes de millones de estrellas jóvenes y regiones de brotes estelares donde nacen estrellas.

La galaxia ubicada en la parte superior alberga un núcleo galáctico activo (agujero negro super masivo) con masa 24 millones de veces mayor que la del Sol que emite una energía luminosa equivalente a 40,000 millones de soles.

El Quinteto Stephan está ubicado a 290 millones de años luz de distancia, algo cercano a la Tierra en términos astronómicos, por lo que ofrece a los especialistas la posibilidad de observar la interacción entre galaxias.

La última imagen captada por JWST nos muestra el borde de una región cercana y joven, a unos 7,600 años luz, donde se capturó por primera vez las zonas de nacimiento estelar, también conocidas como precipicios cósmicos, en un paisaje que parece estar compuesto por “montañas” rodeadas de estrellas.

Lo que se observa en la fotografía es el borde de una cavidad gaseosa gigante y las partes más “elevadas” que tienen una altura aproximada de 58 años luz. La zona cavernosa ha sido tallada por la radiación ultravioleta y los vientos estelares de las estrellas jóvenes.

La sensibilidad de Webb le permite ver a través del polvo cósmico. En la imagen, las fuentes más jóvenes se muestran como puntos rojos en la región oscura de la nube. Lo que parece ser vapor es gas ionizado y polvo caliente que brota de la nebulosa causado también por la radiación.

Otra de las aportaciones de Webb es que ha confirmado la presencia de agua en el exoplaneta WASP-96, ubicado a 1,150 años luz y que orbita una estrella similar al Sol. Estos resultados fueron capturados con el generador de imágenes, donde se muestra una curva de luz que confirma las propiedades del planeta.

El espectro de transmisión capturó detalles de la atmósfera, como la presencia de bruma y nubes, lo que se obtuvo por medio de la comparativa entre la luz de las estrellas filtrada a través de la atmósfera de un planeta a medida que se desplaza frente a su estrella, con la luz de las estrellas sin filtrar que es detectada si el planeta se encuentra a un costado de su estrella.

Los microobturadores de JWST pudieron observar 48 galaxias al mismo tiempo. Adicionalmente, dos instrumentos obtuvieron espectros que permitirán revelar las propiedades físicas y químicas de los objetos.

Si bien es apenas un poco de lo que ha compartido la comunidad científica, solo es el inicio de la investigación. La información obtenida por el telescopio James Webb aún es analizada por especialistas, lo que dará pie a nuevas búsquedas y descubrimientos de lo que nos rodea.

Por ahora nos queda recordar que a través de la luz tratamos de entender el lugar en el que estamos parados y nuestro origen. Solo necesitamos mirar hacia el cielo para ver el reflejo de lo que estamos hechos.

Los reportes de la NASA pueden consultarse en este enlace.

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