El 12 de julio, la NASA compartió las primeras imágenes de la nave completamente operativa. Telescopio espacial James Webb (JWST): el observatorio espacial más poderoso jamás construido.
Entre los primeros planos de acantilados cósmicos y fuegos artificiales estelares era una imagen increíblemente detallada conocida como el primer campo profundo de Webb. Rebosante de estrellas resplandecientes, estelas de luz deformadas y miles y miles de galaxias como gemas que centellean contra la oscuridad del espacio, la imagen ha sido promocionada como la imagen mas profunda del universo tomado alguna vez.
Es, en pocas palabras, mucho para asimilar.
«Empiezas a mirar esta imagen y te das cuenta de que no hay un cielo en blanco», dijo Scott Gaudi, profesor de astronomía en la Universidad Estatal de Ohio, a WordsSideKick.com. «Algo loco está sucediendo en todas partes».
Para tratar de entender un poco mejor esta imagen histórica, le pedimos a Gaudí que nos guiara a través de los detalles grandes, pequeños y extraños del campo profundo de Webb.
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El cúmulo más brillante
Comencemos con el elefante galáctico en la habitación: el colosal galaxia grupo en el centro de la imagen.
El punto focal de la imagen de campo profundo de Webb es un cúmulo grande y brillante de galaxias conocido como SMACS 0723, que se encuentra a unos 4600 millones de años luz de distancia. Tierra – lo que significa que la luz que vemos aquí se emitió poco antes de que se formara nuestro planeta. Puede ver el cúmulo como una serie de puntos brillantes de luz en el centro de la imagen, rodeados por un halo blanco borroso de luz estelar más difusa.
Los cúmulos de galaxias son algunas de las estructuras unidas gravitacionalmente más grandes del universo, y contienen de cientos a miles de galaxias individuales, todas juntas. Los puntos de luz más brillantes en el centro de la imagen representan algunas de esas galaxias más grandes, varias de las cuales parecen fusionarse activamente, dijo Gaudí.
Cuando las galaxias chocan, se produce literalmente un desastre. Vastas nubes de gas de formación estelar chocan, comprimen y calientan, formando innumerables estrellas nuevas que «escupen» de las galaxias en colisión, dijo Gaudí.
Esas estrellas arrojadas, que probablemente suman millones o incluso miles de millones, y no están unidas gravitacionalmente a ninguna de las galaxias dentro del cúmulo, crean una neblina blanca conocida como luz intra-cúmulo.
JWST nos muestra esta luz con más detalle que nunca, agregando evidencia a una teoría de larga data de que los cúmulos de galaxias almacenan una buena parte de su masa en estas regiones dentro del cúmulo, dijo Gaudí.
Una lupa cósmica
La masa es precisamente lo que hace que SMACS 0723 sea un objetivo tan bueno; este cúmulo de galaxias es tan masivo que deforma la luz de las estrellas y galaxias ubicadas a miles de millones de años luz detrás de él (en relación con nuestra vista desde la Tierra). Eso lleva a la siguiente característica clave de la imagen de campo profundo JWST: lentes gravitacionales.
«Probablemente lo siguiente que te llame la atención sean estos extraños arcos en forma de gusano que emanan del centro de la imagen», dijo Gaudí. «Estas son galaxias de fondo que están sentadas detrás del cúmulo de primer plano. Una vez que su luz golpea el cúmulo, la masa del cúmulo desvía esa luz y crea lo que se conoce como lente gravitacional».
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Como la combinación cósmica de una lupa y un espejo de la casa de la risa, las lentes gravitacionales deforman y magnifican la luz de las galaxias de fondo. Si imagina el centro de esta imagen como un reloj, puede ver claramente dos galaxias de este tipo situadas entre las 2 y las 3 en punto, y entre las 7 y las 9 en punto, respectivamente.
Ambas galaxias aparecen como líneas curvas de color naranja brillante que envuelven el cúmulo de galaxias central. Parecen increíblemente largos, incluso más largos que el cúmulo central masivo, porque su luz se magnifica de manera espectacular. A pesar de su apariencia grande y amenazante, las galaxias están en realidad a más de 13 mil millones de años luz de distancia, dijo Gaudí, lo que las convierte potencialmente en algunas de las galaxias observables más antiguas del universo.
Pero la masa del cúmulo central no solo magnifica estos objetos antiguos, sino que también los duplica. Mire un poco más de cerca y verá que las dos líneas naranjas deformadas son más brillantes alrededor de los bordes y más tenues en sus centros. Mire aún más de cerca cualquiera de las líneas naranjas y verá que las dos regiones brillantes son en realidad imágenes especulares perfectas entre sí.
Eso es un subproducto revelador de las lentes gravitacionales, según Gaudí: una galaxia, dividida en múltiples imágenes que se curvan alrededor del mismo centro de masa. Gaudí agregó que casi todos los objetos de aspecto deformado que se exhiben aquí tienen una imagen especular en algún otro lugar del campo.
Galaxias en abundancia
Estudiar la luz más antigua del universo es uno de los objetivos clave de la NASA para el JWST. Pero, como muestra esta imagen, el poderoso telescopio no puede mirar hacia atrás en el tiempo sin que miles y miles de galaxias más jóvenes y cercanas fotografíen el marco.
En general, los objetos grandes, brillantes y de seis puntas en el primer plano de la imagen son estrellas. Casi todo lo demás que puedes ver es una galaxia o un cúmulo de galaxias, dijo Gaudí.
Estas galaxias vienen en dos variedades principales. Mire a la derecha de la estrella brillante en el centro de la imagen y verá una galaxia espiral perfecta, como la nuestra. vía Láctea. Las galaxias espirales son galaxias activas que forman estrellas, dijo Gaudí, y tienden a estar llenas de estrellas más jóvenes y calientes que brillan con una luz blanquecina-azulada.
Mire un poco hacia arriba ya la izquierda de esa espiral, y verá el otro tipo dominante de galaxia en nuestro universo local: una galaxia elíptica naranja ardiente.
«Las galaxias elípticas están un poco muertas», dijo Gaudí. «Ya han formado todas sus estrellas. Las estrellas azules masivas mueren primero, y te quedan las viejas estrellas rojas».
Generalmente, las galaxias más azules en esta imagen son galaxias espirales más jóvenes, mientras que las galaxias más rojas son galaxias elípticas viejas y muertas.
Sin embargo, el color de una galaxia también puede verse alterado por su distancia al telescopio, gracias a un fenómeno llamado corrimiento al rojo. Básicamente, como la luz viaja a través de la vasta y universo en expansión, su longitud de onda aumenta gradualmente con la distancia, volviéndose más y más roja con el tiempo. Entonces, algunas de las galaxias rojas y naranjas en esta imagen son en realidad galaxias de fondo antiguas cuya luz se ha desplazado hacia el rojo en el camino hacia la lente de JWST.
Estimar las edades de los miles de objetos salpicados a lo largo de esta imagen es solo uno de los emocionantes desafíos que esperan a los científicos. Y cuanto más tiempo observen los investigadores el campo profundo, más cosas extrañas y maravillosas encontrarán.
Por ejemplo, Gaudí indicó una galaxia naranja en forma de N que zigzagueaba justo a la derecha de la galaxia espiral perfecta, aparentemente deformada y retorcida por una intensa colisión cósmica. Gaudí llamó a esto la «galaxia del choque de trenes de fusión» por su apariencia caótica y desordenada.
Con las primeras imágenes con solo unos días de antigüedad y más de 20 años de combustible esperando a bordo del JWST, los descubrimientos apenas han comenzado. Esperamos que disfrutes perdiéndote en el espacio.
Publicado originalmente en Live Science.
