Nuevas imágenes del cosmos: cómo fue la evolución del telescopio Webb respecto al Hubble

“Presentamos a la humanidad una vista nueva y revolucionaria del cosmos desde el telescopio espacial James Webb, una vista que el mundo nunca antes había tenido”, dijo Bill Nelson, administrador de la NASA anteayer cuando en forma anticipada mostró la primera imagen del más avanzado telescopio espacial jamás construido por el hombre.

Y continuó: “Estas imágenes, incluyendo la vista infrarroja más profunda de nuestro universo que jamás se haya tomado, nos muestran cómo Webb ayudará a descubrir las respuestas a las preguntas que aún no sabemos hacer, preguntas que nos ayudarán a comprender mejor nuestro universo y el lugar de la humanidad dentro de él”.

Con esa imagen presentada el lunes y las otras cuatro mostradas ayer, el mundo pudo observar la evolución tecnológica y mejor calidad de imágenes que el telescopio espacial James Webb tiene respecto a su predecesor más exitoso, el Hubble, puesto en órbita en 1990. En estos más de 30 años el noble Hubble hizo un impecable trabajo y nos mostró cosas increíbles jamás antes vistas. Pero el Webb promete revolucionar nuestro conocimiento del Universo y las imágenes difundidas por la NASA ayer prueban que esto será así.

El Webb es un observatorio espacial único sin parangón, tanto en tamaño como en complejidad de operación. Está dotado de un inmenso espejo compuesto de 18 segmentos hexagonales de oro. Su diámetro es de 6,5 metros, tres veces el del Hubble.

El espejo es de tal magnitud que tuvo que ser plegado como un origami para poder colocarlo en la nave que lo llevará al espacio y una vez llegado a su destino la operación para colocarlo será sumamente delicada ya que su parasol tiene la medida de una cancha de tenis. Este “gigante” será situado en la órbita del Sol, a unos 1,5 km de la Tierra, superando con creces al Hubble situado a “apenas” 600 km de nuestro planeta.

La ubicación del Webb, conocida como Lagrange 2, fue minuciosamente escogida. Su posición permite que “la Tierra, el Sol y la Luna estén situados del mismo lado de su parasol, lo que le permite permanecer en la oscuridad y bajo un gran frío para que todos los instrumentos funcionen correctamente. De esta forma, el telescopio quedará a resguardo de cualquier perturbación, condición indispensable para su gran misión: rastrear el mundo invisible de los rayos infrarrojos, un espectro al que el Hubble no tiene acceso.

Mejor calidad de imágenes

Los dos telescopios fueron diseñados en diferentes momentos, con diferentes objetivos y diferentes tecnologías. Ambos son igualmente revolucionarios, pero el hecho es que James Webb tiene mucha más capacidad para recopilar detalles de los objetos cósmicos e ir más profundamente en la observación del espacio, como ningún telescopio lo hizo. Ayer se publicaron las cinco primeras imágenes (cuatro fotografías y el espectro de un exoplaneta) del Telescopio Espacial James Webb. Las fotos difundidas corresponden a la espectacular lente gravitacional SMACS 7023, la turbulenta nebulosa Carina, la nebulosa planetaria del Anillo del Sur, el grupo compacto de galaxias conocido como El Quinteto de Stephan y el exoplaneta WASP-96b.

Inmediatamente de ser publicadas, los astrónomos comenzaron a compararlas con las obtenidas por el Hubble. Los nuevos detalles de las nubes de polvo y gas de las nebulosas fotografiadas dejaron muy entusiasmados a todos los científicos y público en general.

Foto de campo profundo

La primera imagen en color de James Webb, revelada el lunes 11 por el presidente estadounidense Joe Biden, causó un gran impacto por el nivel de detalle en comparación con la foto tomada por el Hubble en 2017. Porque es un cúmulo con una lente de gravedad, que revela otras galaxias mucho más distantes en el fondo, el telescopio Hubble ha visitado la región varias veces.

En la imagen aparece un área del espacio llamada SMACS 0723, donde enormes cúmulos de estrellas funcionan como una lupa debido a su enorme fuerza gravitacional, amplificando la luz de galaxias pasadas. Es uno de los lugares más estudiados por el telescopio Hubble, aunque la fotografía revelada ayer tiene una resolución y nivel de detalle nunca antes vistos debido a la complejidad del Webb, que servirá entre otras cosas para sustituir al Hubble. SMACS J0723.3-7327 es importante para los astrónomos porque las galaxias con lentes gravitacionales son muy antiguas. Podemos deducir esto del color rojizo: cuanto más lejos esté un objeto, más rojo aparecerá. Esto se debe a la expansión del universo, que estira las ondas de luz que viajan por el espacio durante 13 mil millones de años.

Otras características de esta icónica foto incluyen los arcos prominentes en este campo. El poderoso campo gravitatorio de un cúmulo de galaxias puede doblar los rayos de luz de galaxias más distantes detrás de él, tal como una lupa dobla y distorsiona las imágenes. Las estrellas también se capturan con picos de difracción prominentes, ya que parecen más brillantes en longitudes de onda más cortas.

Nebulosa del Anillo Sur

La fotografía tomada a la Nebulosa del Anillo Sur también es mucho más rica que la observada por el Hubble. Además de los detalles en el gas en expansión y dentro de la capa azulada, también vemos estrellas y galaxias cercanas en el fondo. Se observan dos estrellas en el interior de la nebulosa con más precisión y con distintos colores. Gracias al Webb, esta es la primera vez que los astrónomos han podido ver que la segunda estrella está rodeada de polvo, mientras que la más brillante se encuentra en una etapa temprana de su evolución.

Así, la vista de Webb de la Nebulosa del Anillo Sur, fotografiada en longitudes de onda del infrarrojo medio, agrega nuevas vistas a un ciclo de muerte y renacimiento estelar, incluidas las misteriosas moléculas de carbono que impregnan el espacio interestelar y el destino final de nuestro propio sistema solar. La escena de esta imagen comenzó cuando una estrella se estremeció y murió, lanzando su propia atmósfera al espacio como una pompa de jabón en expansión. La única parte de la estrella que quedó atrás fue un núcleo hirviendo conocido como enana blanca, en el centro de la imagen.

La mayoría de las estrellas del universo, incluido nuestro sol, terminarán sus vidas en nebulosas como esta. Esa colorida nube de gas eventualmente se expandirá y desaparecerá en el espacio entre las estrellas. Pero la vista infrarroja del telescopio Webb muestra la luz emitida por un conjunto de moléculas de carbono complejas que nacen del mismo proceso: hidrocarburos aromáticos policíclicos o PAH. Esas mismas moléculas de carbono se desplazan por el espacio, asentándose en nubes que luego dan nacimiento a nuevas estrellas, planetas, asteroides, y cualquier forma de vida que pueda brotar posteriormente.

Quinteto de Stephan

El quinteto de Stephan es una agrupación visual de cinco galaxias que parecen estar casi tocándose bailando en el espacio. Este enorme mosaico es la imagen más grande de Webb hasta la fecha y cubre aproximadamente una quinta parte del diámetro de la Luna. Contiene más de 150 millones de píxeles y está construido a partir de casi 1000 archivos de imagen separados. La información de Webb proporciona nuevos conocimientos sobre cómo las interacciones galácticas pueden haber impulsado la evolución de las galaxias en el universo primitivo.

Cada una de las cinco galaxias ha ganado una gran cantidad de detalles en la nueva foto del Webb. Lo que más destaca son las galaxias que interactúan estrechamente en el centro de la imagen y las emisiones de gas (en naranja) como resultado de este proceso de fusión. La galaxia de la parte superior izquierda también se ha vuelto mucho más nítida, con regiones brillantes a lo largo de sus brazos espirales. Además de esta mejora, observe cuántas galaxias de fondo invisibles en la imagen del Hubble aparecieron en la captura de Webb.

Nebulosa de Carina

La riqueza de detalles que obtuvo la Nebulosa de Carina con los instrumentos de Webb es difícil de describir. Hay varias regiones que, en sí mismas, merecen una cuidadosa observación, la mayoría de ellas invisibles en la foto del Hubble.

Este paisaje de “montañas” y “valles” salpicado de estrellas brillantes es en realidad el borde de una joven región de formación estelar cercana llamada NGC 3324 en la Nebulosa Carina. Capturada en luz infrarroja por el nuevo Telescopio Espacial James Webb de la NASA, esta imagen revela por primera vez áreas de nacimiento de estrellas previamente invisibles. Llamada Cosmic Cliffs, la imagen aparentemente tridimensional de Webb parece montañas escarpadas en una noche iluminada por la luna. En realidad, es el borde de la cavidad gaseosa gigante dentro de NGC 3324, y los “picos” más altos en esta imagen tienen unos 7 años luz de altura. El área cavernosa ha sido excavada en la nebulosa por la intensa radiación ultravioleta y los vientos estelares de estrellas jóvenes, calientes y extremadamente masivas ubicadas en el centro de la burbuja, sobre el área que se muestra en esta imagen.

La abrasadora radiación ultravioleta de las estrellas jóvenes está esculpiendo la pared de la nebulosa al erosionarla lentamente. Los pilares dramáticos se elevan sobre la pared brillante de gas, resistiendo esta radiación. El “vapor” que parece ascender de las “montañas” celestiales es en realidad gas ionizado caliente y polvo caliente que sale de la nebulosa debido a la radiación implacable. Amber Straughn, científica de la NASA explicó la quinta foto de Carina Nebula, que es una guardería de estrellas. “Vemos una vasta cantidad de estrellas donde se observan acantilados cósmicos y un mar infinito. Se observan estrellas bebés en la Nebulosa Carina, donde la radiación ultravioleta y los vientos estelares forman paredes colosales de polvo y gas. Podemos ver cientos de nuevas estrellas. Ejemplos de burbujas y chorros creados por estrellas recién nacidas, con más galaxias al acecho en el fondo”, aclaró la experta.

El telescopio James Webb seguirá los pasos del mítico Hubble, lanzado en 1990, con la ambición de esclarecer dos preguntas esenciales: ¿De dónde venimos?” y “¿Estamos solos en el universo?”, concluyó Straughn.

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