Si el telescopio James Webb fuera 10 veces más potente, ¿podríamos ver el principio de los tiempos? Explica Adi Foord, profesor asistente de Astronomía y Astrofísica, Universidad de Maryland, condado de Baltimore.
El Telescopio Espacial James Webb, o JWST para abreviar, es uno de los telescopios más avanzados jamás construidos. La planificación del JWST comenzó hace más de 25 años y los esfuerzos de construcción duraron más de una década. Fue lanzado al espacio el 25 de diciembre de 2021 y en un mes llegó a su destino final: 930.000 millas de la Tierra. Su ubicación en el espacio le permite una visión relativamente despejada del universo.
El diseño del telescopio fue un esfuerzo global, liderado por la NASA, y pretendía ampliar los límites de la observación astronómica con una ingeniería revolucionaria. Su espejo es enorme: unos 21 pies (6,5 metros) de diámetro. Eso es casi tres veces el tamaño del Telescopio Espacial Hubble, que se lanzó en 1990 y todavía funciona en la actualidad.
Es el espejo de un telescopio que le permite recoger la luz. El JWST es tan grande que puede “ver” las galaxias y estrellas más débiles y lejanas del universo. Sus instrumentos de última generación pueden revelar información sobre la composición, temperatura y movimiento de estos objetos cósmicos distantes.
Como astrofísico, miro continuamente hacia atrás en el tiempo para ver cómo eran las estrellas, galaxias y agujeros negros supermasivos cuando su luz comenzó su viaje hacia la Tierra, y uso esa información para comprender mejor su crecimiento y evolución. Para mí y para miles de científicos espaciales, el Telescopio Espacial James Webb es una ventana a ese universo desconocido.
¿Hasta qué punto puede JWST mirar hacia el cosmos y hacia el pasado? Aproximadamente 13,5 mil millones de años.
Viaje en el tiempo
Un telescopio no muestra estrellas, galaxias y exoplanetas tal como son ahora. En cambio, los astrónomos están vislumbrando cómo eran en el pasado. Se necesita tiempo para que la luz viaje a través del espacio y llegue a nuestros telescopios. En esencia, eso significa que una mirada al espacio es también un viaje al pasado.
Esto es válido incluso para objetos que están bastante cerca de nosotros. La luz que ves desde el Sol lo abandonó unos 8 minutos y 20 segundos antes. Ese es el tiempo que tarda la luz del Sol en llegar a la Tierra.
Puedes hacer los cálculos fácilmente sobre esto. Toda la luz, ya sea la luz del sol, una linterna o una bombilla de tu casa, viaja a 186.000 millas (casi 300.000 kilómetros) por segundo. Eso es poco más de 11 millones de millas (unos 18 millones de kilómetros) por minuto. El Sol está a unos 150 millones de kilómetros (93 millones de millas) de la Tierra. Eso equivale a unos 8 minutos y 20 segundos.
Pero cuanto más lejos está algo, más tarda su luz en llegar hasta nosotros. Por eso la luz que vemos de Próxima Centauri, la estrella más cercana a nosotros aparte de nuestro Sol, tiene 4 años; es decir, está a unos 25 billones de millas (aproximadamente 40 billones de kilómetros) de la Tierra, por lo que la luz tarda poco más de cuatro años en llegar hasta nosotros. O, como les gusta decir a los científicos, cuatro años luz.
Más recientemente, JWST observó Earendel, una de las estrellas más lejanas jamás detectadas. La luz que JWST ve desde Earendel tiene aproximadamente 12,9 mil millones de años.
El Telescopio Espacial James Webb mira mucho más atrás en el tiempo de lo que antes era posible con otros telescopios, como el Telescopio Espacial Hubble. Por ejemplo, aunque el Hubble puede ver objetos 60.000 veces más débiles que el ojo humano, el JWST puede ver objetos casi nueve veces más débiles que incluso el Hubble.
El Big Bang
¿Pero es posible volver al principio de los tiempos?
El Big Bang es un término utilizado para definir el comienzo de nuestro universo tal como lo conocemos. Los científicos creen que ocurrió hace unos 13.800 millones de años. Es la teoría más aceptada entre los físicos para explicar la historia de nuestro universo.
Sin embargo, el nombre es un poco engañoso porque sugiere que algún tipo de explosión, como los fuegos artificiales, creó el universo. El Big Bang representa más fielmente la aparición de un espacio en rápida expansión en todo el universo.
El entorno inmediatamente después del Big Bang era similar a una niebla cósmica que cubría el universo, dificultando que la luz viajara más allá de él. Con el tiempo, las galaxias, las estrellas y los planetas empezaron a crecer.
Por eso esta era del universo se llama “edad oscura cósmica”. A medida que el universo continuó expandiéndose, la niebla cósmica comenzó a elevarse y la luz finalmente pudo viajar libremente a través del espacio.
De hecho, unos cuantos satélites han observado la luz que dejó el Big Bang, unos 380.000 años después de que se produjera. Estos telescopios fueron construidos para detectar el resplandor residual del Big Bang, cuya luz se puede rastrear en la banda de microondas.
Sin embargo, incluso 380.000 años después del Big Bang, no había estrellas ni galaxias. El universo era todavía un lugar muy oscuro. La edad oscura cósmica no terminaría hasta unos cientos de millones de años después, cuando comenzaron a formarse las primeras estrellas y galaxias.
El Telescopio Espacial James Webb no fue diseñado para observar tiempos tan lejanos como el Big Bang, sino para ver el período en el que los primeros objetos en el universo comenzaron a formarse y emitir luz.
Antes de este período de tiempo, hay poca luz para observar con el Telescopio Espacial James Webb, dadas las condiciones del universo primitivo y la falta de galaxias y estrellas.
Mirar hacia atrás al período cercano al Big Bang no es simplemente una cuestión de tener un espejo más grande: los astrónomos ya lo han hecho utilizando otros satélites que observan las emisiones de microondas muy poco después del Big Bang.
Entonces, el telescopio espacial James Webb, que observa el universo unos cientos de millones de años después del Big Bang, no es una limitación del telescopio. Más bien, esa es en realidad la misión del telescopio. Es un reflejo de en qué parte del universo esperamos que surja la primera luz de las estrellas y galaxias.
Al estudiar las galaxias antiguas, los científicos esperan comprender las condiciones únicas del universo primitivo y comprender mejor los procesos que las ayudaron a florecer. Eso incluye la evolución de los agujeros negros supermasivos, el ciclo de vida de las estrellas y de qué están hechos los exoplanetas (mundos más allá de nuestro sistema solar).
Adi Foord, profesor asistente de astronomía y astrofísica, Universidad de Maryland, condado de Baltimore