Planetas brumosos y galaxias ultradifusas: el telescopio ¡®James Webb¡¯ comienza a responder preguntas fant¨¢sticas

En 1659, Christiaan Huygens public¨® su teor¨ªa de anillos acerca del origen del aspecto que Saturno presentaba a trav¨¦s de sus telescopios, el m¨¢s grande los cuales alcanz¨® a tener un tama?o de lente de unos 20 cent¨ªmetros de di¨¢metro. El telescopio m¨¢s grande jam¨¢s construido hasta la fecha, nuestra joya espa?ola Gran Telescopio Canarias (GTC), tiene un espejo segmentado de un di¨¢metro de 10,4 metros. Solo contando la diferencia en tama?o, el GTC es cerca de 3.000 veces m¨¢s sensible que los primeros telescopios construidos hace casi 400 a?os.

Esta semana, el James Webb Space Telescope (JWST) ha empezado a proporcionar datos a todos los astr¨®nomos del mundo; de hecho, cualquier persona puede bajarse sus datos desde hoy. JWST es unas 3.000 veces m¨¢s sensible (espectrosc¨®picamente hablando) que cualquier telescopio jam¨¢s construido y/o todav¨ªa operativo en la zona del infrarrojo medio. Un salto que nos cost¨® cientos de a?os lo hemos hecho en veinte. Asistimos a una revoluci¨®n cient¨ªfica que comenz¨® a fraguarse en 1996 con una muy ambiciosa frase del entonces director de la NASA, que tras la presentaci¨®n de un muy reputado astr¨®nomo sobre la posible construcci¨®n de un telescopio espacial de 4 metros que trabajara en el infrarrojo, coment¨®: ¡°?Por qu¨¦ pides una cosa tan modesta?, ?por qu¨¦ no seis o siete metros?¡±.

El telescopio Webb quiere responder a unas pocas preguntas, sencillas, b¨¢sicas, quiz¨¢s fant¨¢sticas, yo dir¨ªa que llenas de trascendencia. ?C¨®mo surgi¨® el universo que conocemos, lleno de estrellas, planetas y galaxias? ?C¨®mo son los planetas de la V¨ªa L¨¢ctea, c¨®mo se crean y c¨®mo evolucionan hasta quiz¨¢s tener atm¨®sferas y posiblemente ingredientes para albergar vida? ?Qu¨¦ papel juegan los agujeros negros, sobre todos los supermasivos, en el origen y evoluci¨®n de nuestro universo?

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Qu¨¦ hay detr¨¢s de las im¨¢genes del 'James Webb'

Algunas de las respuestas a estas preguntas las vamos a empezar a encontrar en los primeros datos del JWST liberados el 11 y 12 de julio y que se han presentado por todo lo alto. Primero fueron el presidente estadounidense Joe Biden y la vicepresidenta Kamala Harris los que adelantaron (con cierto retraso, asuntos m¨¢s terrenales se cruzaron en la agenda) la imagen m¨¢s profunda del universo jam¨¢s tomada, y la adornaron con reflexiones sobre la colaboraci¨®n entre naciones, el beneficio de la humanidad a trav¨¦s del conocimiento y la tecnolog¨ªa, y las posibilidades ilimitadas del esp¨ªritu emprendedor y explorador de los humanos. Fue una gran muestra del apoyo gubernamental a la ciencia en Estados Unidos, deber¨ªamos aprender.

Posteriormente, en una rueda de prensa de NASA, ESA y CSA (siglas de las agencias del espacio estadounidense, europea y canadiense, respectivamente) presentaron muchos m¨¢s datos de todo lo que puede hacer el JWST en la tarea imposible de contestar a esas preguntas, las que, sin embargo, nos permitir¨¢n acercarnos m¨¢s a entender el cosmos y nuestro lugar en ¨¦l. Querr¨ªa detenerme en cada una de esas im¨¢genes brevemente; cada una dar¨¢ para meses de an¨¢lisis y decenas de art¨ªculos cient¨ªficos. Pero es casi un delito poner solo dos o tres frases de cada conjunto de datos presentados estos d¨ªas, as¨ª que me centrar¨¦ en dos temas, que cubren el principio y el final de la evoluci¨®n del lugar donde vivimos, el universo.

Un planeta nuboso

Nunca antes se hab¨ªa tomado un espectro de esta calidad de un exoplaneta desde el espacio, y el honor se lo lleva el conocido como WASP-96 b (¡°b¡± porque es el primer planeta descubierto en torno a la estrella WASP-96). No es una estrella muy diferente al Sol, solo algo m¨¢s fr¨ªa, 5.200 ¡ãC frente a 5.500 ¡ãC del Sol. Este lejano mundo es un planeta de una masa aproximadamente la mitad de J¨²piter, pero m¨¢s grande, que da una vuelta en torno a su estrella cada 3 d¨ªas, comparados con los 12 a?os de J¨²piter. En 2021 se descubri¨® agua en su atm¨®sfera, entendida como la parte m¨¢s externa de su estructura, porque en principio no deber¨ªa tener una superficie s¨®lida, sino ser un gran gigante gaseoso.

Y m¨¢s tarde se descubri¨® sodio emitiendo de manera parecida a las luces naranjas de las farolas, observaciones que nos indicaron que probablemente no tiene nubes. Sin embargo, he aqu¨ª la primera sorpresa proporcionada por JWST: el planeta tiene nubes, brumas, y no muy diferentes a las de la Tierra, ?son de agua! La caracterizaci¨®n de atm¨®sferas de planetas m¨¢s all¨¢ de nuestro Sistema Solar ser¨¢ coser y cantar para JWST, queda demostrado, y eso nos acercar¨¢ a conocer c¨®mo deben evolucionar para dar lugar a los ingredientes de la vida, que muchos pensamos que no puede haber surgido solo aqu¨ª.

Nacimiento y muerte de estrellas

Planetas con atm¨®sferas y quiz¨¢s vida es el destino final, hasta hoy, del universo. Por el camino ha habido nacimiento y muerte de estrellas (quiz¨¢s tambi¨¦n con sus planetas), otros 2 temas de los que JWST ya nos ha mostrado qu¨¦ puede hacer. Pero quiero cerrar el art¨ªculo con el otro extremo de la vida del universo, la formaci¨®n de las primeras estrellas en las primeras galaxias, que me toca m¨¢s de cerca en mi trabajo diario. JWST nos ha ense?ado, presentado por Biden, un manual de c¨®mo funciona el universo, de la f¨ªsica que rige el cosmos. En una ¨²nica pero espectacular imagen de una zona del cielo donde hay un c¨²mulo de galaxias llamado SMACS 0723 vemos otras galaxias tan lejanas que el universo solo ten¨ªa un 4% de su edad actual cuando emitieron la luz que estas semanas ha recogido el JWST. Y en el conjunto de varios miles galaxias que se ven en esa imagen hay bichos de todos los colores y naturalezas.

Galaxias lejanas rojas con gran cantidad de polvo y formando estrellas 1.000 veces m¨¢s r¨¢pido que cualquier galaxia que tenemos hoy cerca. Galaxias tambi¨¦n rojas, pero ya agotadas de formar estrellas en una ¨¦poca temprana y que pasar¨¢n el 50% o m¨¢s de la vida del universo, envejeciendo irremediablemente, sin ver estrellas nuevas form¨¢ndose de nuevo en ellas. Galaxias cuya imagen est¨¢ terriblemente distorsionada por el efecto de lente gravitacional que provoca el c¨²mulo SMACS 0723. O galaxias ultradifusas, much¨ªsimo menos densas que la V¨ªa L¨¢ctea, lo cual puede llevar asociado un origen muy diferente, y de las que solo conoc¨ªamos un pu?ado cerca de nosotros y, sin embargo, se ven perfectamente en esta imagen de JWST.

Aprender c¨®mo era el universo

En la imagen del primer campo profundo de JWST incluso se puede aprender sobre c¨®mo era el universo antes de que existieran las galaxias, porque lo que llena esa imagen y no ve directamente JWST, pero s¨ª detectar¨¢ gracias a las capacidades espectrosc¨®picas ¨²nicas, es materia oscura, que es varias veces m¨¢s abundante en el universo que la materia que tenemos alrededor, en nuestros cuerpos, en los planetas o en las estrellas. El trabajo que rutinariamente se hac¨ªa detectando candidatas a galaxias distantes con Hubble y luego se observaban, con muchas dificultades, bajas tasas de ¨¦xito y esfuerzos de meses si no de a?os, con telescopios gigantes desde tierra como el GTC, a partir de hoy JWST lo har¨¢ en cuesti¨®n de semanas, nunca antes ha habido un espectr¨®grafo tan potente en el espacio. Y ese espectr¨®grafo seguro que nos ayudar¨¢ a comprender la naturaleza de la materia que domina la masa del universo, que no vemos, y que domin¨® y domina su evoluci¨®n desde mucho antes de que existieran las estrellas.

Termino ya. A algunos las im¨¢genes de estos d¨ªas nos parecen tremendamente bellas, por algo nos dedicamos a ello (y tambi¨¦n nos ponen nerviosos, tenemos mucho que aprender de c¨®mo analizar esos datos). A otros les parecen espectaculares, el v¨¦rtigo de saber que se est¨¢ mirando la inmensidad del cosmos, que nunca visitaremos, sin duda excita de alguna manera nuestros cerebros y lanza nuestra curiosidad e imaginaci¨®n para intentar comprender. Otros preguntan de qu¨¦ nos sirve estudiar el universo, pregunta l¨ªcita, como todas.

Quiz¨¢s, lo m¨¢s probable, nuestras vidas y el cosmos no tienen un sentido, pero el hecho es que pasan, cada uno tiene su historia y a los humanos nos encanta contar y escuchar historias, que perduran m¨¢s all¨¢ de nuestra existencia. O quiz¨¢s s¨ª existe un sentido, el hecho entonces ser¨ªa que el universo ha acabado (hasta hoy) dando lugar a la vida en la Tierra, ?o quiz¨¢s en alg¨²n otro sitio y en alg¨²n otro tiempo? De nuevo, la historia del cosmos nos ayudar¨ªa a relativizar, entender y trascender nuestro tiempo limitado y nuestra existencia ef¨ªmera, al menos esa es mi ilusi¨®n.

Vac¨ªo C¨®smico es una secci¨®n en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista cient¨ªfico sino tambi¨¦n filos¨®fico, social y econ¨®mico. El nombre ¡°vac¨ªo c¨®smico¡± hace referencia al hecho de que el universo es y est¨¢, en su mayor parte, vac¨ªo, con menos de 1 ¨¢tomo por metro c¨²bico, a pesar de que en nuestro entorno, parad¨®jicamente, hay quintillones de ¨¢tomos por metro c¨²bico, lo que invita a una reflexi¨®n sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La secci¨®n la integran Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez, investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa; Patricia S¨¢nchez Bl¨¢zquez, profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM); y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiolog¨ªa.

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