Las promesas cumplidas del telescopio James Webb a un año de su puesta en órbita

El 25 de diciembre de 2021, un cohete Ariane 5 despegó del centro espacial de Kourou, en la Guayana Francesa. A bordo iba "la misión del siglo": el telescopio espacial James-Webb, que se supone revolucionará la astronomía y nuestra comprensión del universo. Un año después, las promesas se han cumplido.

Por Simon Rozé

"Está en buena forma y, en general, funciona mejor de lo esperado", resume Nancy Levenson con una sonrisa. La directora en funciones del Space Telescope Science Institute (STScI) de Baltimore tiene motivos para estar contenta: el telescopio espacial James Webb (JWST) está funcionando muy bien. En órbita en el punto Lagrange 2, a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, la nave espacial más cara jamás enviada al espacio -10.000 millones de dólares- está cumpliendo su promesa.

Con su espejo de 6,5 metros de diámetro y su capacidad para ver la luz infrarroja, ha sido esperado por la comunidad científica durante más de 20 años. Esta última habilidad es, en efecto, crucial: nos permite ver los objetos más antiguos del cosmos, y además tiene la particularidad de mostrar lo que se oculta tras las nubes de polvo del espacio. 

Todo ello se debe a que Webb pretende proporcionar una mejor comprensión del universo joven, de los exoplanetas que orbitan alrededor de estrellas distintas del Sol, de la vida y muerte de las estrellas y de nuestro sistema solar. Se tardó seis meses en ponerlo en marcha y ajustarlo. Desde entonces, sus imágenes no han dejado de impresionar. "Cada vez que este telescopio apunta a una parte del cielo, tengo la impresión de que aprendemos algo", explica Éric Lagadec, del observatorio de la Costa Azul y presidente de la Sociedad Francesa de Astronomía y Astrofísica. 

"De hecho, es un observatorio multifuncional: tenemos una gran herramienta y, como astrónomo, en cuanto tenemos una idea, podemos pedir tiempo de observación y apuntar hacia algo para aprender. Las primeras imágenes reveladas fueron un buen anticipo de lo que puede hacer”.

A mediados de julio se presentaron al mundo sus cinco primeras observaciones. Las galaxias más antiguas, el nacimiento y la muerte de las estrellas, el ballet cósmico de las galaxias, la atmósfera de un exoplaneta... Los principales campos de investigación estaban todos cubiertos. Seis meses después, estas imágenes siguen proporcionando información a los científicos.

Presentación de Joe Biden

La primera observación revelada es especialmente reveladora a este respecto. Presentado por el propio presidente estadounidense Joe Biden, muestra un cúmulo galáctico, SMACS0723, en el centro. A su alrededor, una multitud de puntos de luz.

 Se trata en realidad de galaxias, innumerables, en una porción del cielo del tamaño de un grano de arena sostenido a la distancia de un brazo. SMACS0723 fue elegido porque actúa como una lente gravitatoria: su masa desvía los rayos de luz procedentes de las galaxias que se encuentran detrás de él. Entonces se hacen visibles y se magnifican, como la lente de un telescopio. 

Esta técnica permite observar galaxias muy lejanas. Como la luz tiene una velocidad finita y ha tardado algún tiempo en llegar hasta nosotros, podemos verlos tal y como eran cuando se emitió la luz. SMACS0723, por ejemplo, está a 4.600 millones de años luz. Lo vemos como era hace 4.600 millones de años.

Aprovechando el efecto de lente gravitatoria, los científicos se propusieron encontrar galaxias que emitieran su luz cuando el Universo era aún muy joven. "No sólo podemos observar estas galaxias más distantes, sino que también podemos medir su distancia y, por tanto, el momento en que se formaron", explica Nancy Levenson. "Hemos observado galaxias que se formaron unos cientos de millones de años después del comienzo del universo. Es increíble poder verlos”. 

Se trata de algunas de las primeras galaxias que se formaron tras el Big Bang hace 13.800 millones de años. Desde entonces, estas observaciones se han hecho más ricas y precisas. Webb sufrió inicialmente una "carrera" por encontrar el objeto más antiguo del Universo jamás observado. Pero desde la primera fotografía, se ha empezado a utilizar otra de las herramientas de Webb para aclarar todo esto: la espectroscopia. 

El estudio de la luz recibida por el telescopio permite determinar la composición química de su fuente. Con esta información, los astrofísicos pueden deducir la edad del objeto que observan: las primeras generaciones de estrellas, por ejemplo, contenían muy pocos elementos metálicos, a diferencia de las más recientes. 

"Estas primeras galaxias, probablemente formadas por las primeras estrellas, deben tener una firma espectral diferente", explica Pierre Ferruit, responsable científico de la misión para la Agencia Espacial Europea (ESA). "La abundancia de los distintos elementos químicos en las estrellas no es la misma: sencillamente, porque son las primeras estrellas las que crearán los elementos más pesados que alimentarán a las siguientes generaciones", prosigue.

"Estamos empezando a obtener esos datos espectroscópicos", dice Nancy Levenson, que continúa: "Teníamos 'candidatos' para la galaxia más antigua, pero realmente necesitamos la espectroscopia para obtener una medida". Tenemos algunos, aunque por supuesto llevará tiempo perfeccionar a todos nuestros "candidatos", pero está ocurriendo. Las observaciones realizadas por el JWST ya han sacudido las cosas: "Estamos viendo galaxias masivas muy antiguas que aparecieron muy pronto en la vida del Universo, y no esperábamos que llegaran tan pronto. Tendremos que ajustar nuestros modelos para tenerlo en cuenta", añade la directora del instituto científico del telescopio.

Estudio de exoplanetas

Sin embargo, es probable que los científicos no se hayan quedado sin sorpresas, ya que las observaciones venideras son prometedoras: "Cuanto más avance, más profundas serán las observaciones", anticipa Pierre Ferruit. "Vamos a empujar la máquina cada vez más lejos. No podíamos hacerlo al principio de la misión, necesitábamos entender cómo se comporta en el espacio, su estabilidad, su calibración... Ahora los científicos tienen un conocimiento real del instrumento, lo cual es importante. Vamos a empezar a superar los límites”, anticipa.

Otro de los campos de estudio de Webb ilustra la creciente importancia de la misión: el estudio de los exoplanetas, los planetas que giran alrededor de estrellas distintas del Sol. También en este caso, la espectroscopia reviste una importancia primordial, ya que permite analizar la composición de la atmósfera de otros mundos. 

Al principio de la misión, las observaciones se centraron en los más masivos de estos otros mundos, gigantes gaseosos similares a Júpiter, más fáciles de fabricar. "Por ejemplo, detectamos vapor de agua en la atmósfera de estos planetas", recuerda Nancy Levenson. Pero ahora se han hecho observaciones más difíciles. Este es el caso del sistema TRAPPIST-1, una estrella alrededor de la cual orbitan al menos siete planetas rocosos de tamaño más o menos parecido al de la Tierra, tres de los cuales se encuentran en la zona habitable de la estrella. "La observación se ha realizado y los análisis están en marcha", explica Nancy Levenson. 

"El equipo que está detrás de este proyecto ha observado varios planetas, al menos uno de los cuales se encuentra en la zona habitable, donde podría haber agua líquida", pero los resultados tendrán que esperar hasta 2023.

Pero mientras esperamos los futuros descubrimientos de Webb, su impacto en la comunidad científica y en el público en general ya es importante. "Lo que más me llama la atención son las respuestas que está dando a preguntas fundamentales: ¿Cómo se formaron las galaxias? ¿Cómo se formaron las estrellas y cómo mueren? Cada vez que este telescopio apunta a un trozo de cielo, aprendemos algo. Como astrónomo, tengo la impresión de vivir una época excepcional", afirma Éric Lagadec.

Con Webb, el astrónomo del Observatorio de la Costa Azul dispone de un instrumento de ensueño: "Tenemos el mayor observatorio jamás enviado al espacio, que nos permite liberarnos de las perturbaciones causadas por la atmósfera terrestre. Nos permite hacer cosas. Tenemos un enorme cubo de luz, capaz de ver detalles en todo el universo. Con nuestros colegas, hemos obtenido tiempo de observación de una estrella moribunda. El nombre no es muy sexy: NGC6302, pero será espectacular. Después, con otras estrellas, intentaremos observar estrellas que forman polvo estelar. A menudo se dice que los humanos somos polvo de estrellas. Lo que vamos a intentar es comprender cómo se forma este polvo alrededor de las estrellas moribundas”.  

Webb sólo lleva un año en órbita y seis meses operativo. Sin embargo, ya ha cumplido todas sus promesas y ha revolucionado el estudio del universo. Pero esto es sólo el principio: salvo problemas imprevistos, debería seguir funcionando otros veinte años. Al mismo tiempo, la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense, socios en este proyecto, ya están pensando en el siguiente paso, con planes para telescopios espaciales aún más potentes.