Precipicios cósmicos y paisajes resplandecientes del nacimientos estelar; viveros estelares y estrellas individuales nacientes que antes habían estado ocultos en la Nebulosa de Carina; el grupo de galaxias llamado “quinteto de Stephan” y los agujeros negros; detalles de la agonizante Nebulosa del Anillo del Sur que antes estaban ocultos a los astrónomos; la señal inconfundible del agua en la atmósfera de un planeta gigante gaseoso que orbita una estrella distante parecida al Sol. El Telescopio James Webb ya empezó a brindar sus primeras imágenes que marcan una nueva era para la astronomía: conocer los orígenes de nuestro universo se vuelve algo cada vez más cercano.

Webb, realizado en conjunto por la NASA, la ESA y la agencia canadiense, fue lanzado en la navidad de 2021, tras casi dos décadas de trabajos. Colocado a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, con su espejo principal de 6,5 metros de diámetro, marcó un hito en la ciencia mundial: captó las imágenes más nítidas hasta ahora logradas, para los objetos más lejanos que se conozcan. Galaxias tan lejanas que, a pesar de ser de las primeras, nos llega su luz por la distancia de unos 11 mil millones de años luz que las separa del telescopio.

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Para conocer cómo funciona, la importancia de este desarrollo, y sobre todo, qué significa estudiar y «avanzar hacia el pasado» gracias al telescopio para conocer de dónde viene el universo, Tiempo habló con Leonardo Pellizza, investigador de CONICET en el Instituto de Astronomía y Física del Espacio (CONICET/UBA). Una de las personas que más sabe del tema y, algo no menor en este rubro, alguien que sabe cómo contarlo.

-¿Qué significa la primera imagen difundida por la NASA?

-La primera imagen que se difundió lo que muestra en esencia es un cúmulo de galaxias lejano, una agrupación de centenas a miles de galaxias. Si las mirás vas a ver que hay imágenes deformadas de galaxias, justamente están deformadas por el efecto gravitacional que generan las galaxias más masivas de ese cúmulo. Es una imagen extraordinaria que muestra una gran cantidad de galaxias débiles extremadamente lejanas, que es el objetivo principal, o uno de ellos, de James Webb. La primera imagen lo que está mostrando es la capacidad de este telescopio de cumplir con ese objetivo de llegar hasta los confines del universo.

Foto: NASA

-¿Cómo se puede medir el origen de las galaxias?

-Esta imagen está tomada en el infrarrojo, longitudes de onda de la luz mayor a los de la luz visibles que el ojo no puede ver, y que son muy útiles por dos razones: a partir de la expansión del universo los objetos muy distantes, como galaxias, emiten su luz a medida que recorre el espacio hasta llegar a nosotros. Al irse expandiendo el espacio mismo, su luz se corre hacia longitudes de ondas más largas, hacia el lado del rojo, y si estaba en el rojo se va hasta el infrarrojo; si uno quiere mirar muy lejos tiene que utilizar este tipo de longitudes de onda. Aparte, también los efectos del material que se encuentran entre las estrellas de las galaxias, mayormente polvo y gas, que absorben la luz, y por lo tanto no dejan ver hacia atrás, es menor en las longitudes de onda del infrarrojo y por eso se utilizan para ver lo más lejos posible. Hay menos interferencias.

-¿Y cómo se investiga?

-Lo que estamos viendo son galaxias muy lejanas, cuanto más lejanas la luz tardó más tiempo en llegar a nosotros y por lo tanto la estamos viendo en una etapa previa o anterior de la evolución del universo. Lo que hacemos en esencia es estudiar esta luz que nos llega de las galaxias para determinar sus características: qué tan masivas son, cuánta luz emiten y, en lo posible también, a qué distancia de encuentran, de modo tal de buscar determinar en qué instante se emitió esa luz y por lo tanto qué tan atrás en el tiempo estamos viendo. A medida que miramos más atrás vemos galaxias que están más cerca de sus propios orígenes. La idea es que James Webb sea capaz de observar las primeras galaxias cuando recién se han formado y nos dé información de cómo ocurrió ese proceso de formación, cómo fueron creciendo las galaxias, dado que es el momento en el que se forman las primeras estrellas; cómo fueron emitiendo su luz, cómo se fueron formando haciéndose más masivas y brillantes. Esa es la idea del telescopio. Lo que uno hace es mirar en tiempos cada vez más lejanos, más atrás, más cerca del Big Bang, y con eso va reconstruyendo la historia de cómo las galaxias fueron naciendo y creciendo.

-¿Qué implicancias tiene el desarrollo del Telescopio?

-Hay varias. La científica en sí radica en la capacidad de mirar objetos muy débiles, y por lo tanto, muy lejanos y muy atrás en el tiempo, por lo que decía antes. Las tres cosas van de la mano, y justamente cada vez que se construye un telescopio más grande es para eso: para ver objetos más débiles, más lejanos y por lo tanto más atrás en el tiempo. En este caso permite develar una etapa del universo de la que hasta ahora solo hay predicciones. Se la denomina ‘amanecer cósmico’. Es cuando se formaron las primeras estrellas y galaxias. A partir de un medio que antes contenía simplemente gas y que era oscuro, se empezaron a formar estrellas y cambiaron completamente la evolución del universo en muchos sentidos. En primer lugar, porque inyectaron energía al producirse, mediante reacciones nucleares, y cambiaron entonces las condiciones del propio gas y del propio universo; y en segundo lugar, una pregunta más interesante: estas primeras estrellas se formaron en esencia a partir de hidrógeno y helio, los dos elementos más livianos dentro de los elementos químicos, y ellas mismas formaron en su interior los elementos más pesados, que son de los que estamos hechos nosotros, y buena parte de los materiales en la tierra. Las primeras estrellas, al formarse las primeras galaxias, generaron el calcio, el hierro, hasta el oro. De las cuales se formaron luego estrellas posteriores y una tercera generación a la que pertenece el sol. Esta evolución química del universo, el hecho de que al principio había elementos muy livianos y fuera creciendo la cantidad de elementos pesados, fue la que permitió en última instancia la aparición de la vida, que se basa en elementos químicos más pesados como el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, el calcio. Conocer cómo ocurrió eso, en los principios del universo (después se mantuvo bastante más estable la cantidad de elementos pesados durante largo tiempo), conocer eso es más que interesante, entender cómo pudieron formarse esos elementos y las primeras galaxias es clave, no solo porque contuvieron a las primeras estrellas que los formaron sino porque además el hecho de que hubiera millones de estrellas agrupadas en una galaxia fue lo que permitió retener esos elementos dentro de la misma galaxia y formar una generación de estrellas, sino se hubieran dispersado. Así que un poco la importancia científica desde el punto de vista de lo que estudio, que es el universo temprano, tiene que ver con eso. Por supuesto también el infrarrojo permite estudiar lo que se llama el Universo Frío, los objetos de baja temperatura que emiten en infrarrojo: tiene que ver con gas entre las galaxias, planetas, exoplanetas, hay otras cuestiones científicas interesantes para estudiar. Hay varios hitos que van a producirse en el conocimiento gracias a la fabricación de este telescopio.

Y después hay importancia en otros sentidos. Estos proyectos se hacen con la mira en la ciencia, pero también en la tecnología, crear este telescopio requirió desarrollar métodos, herramientas, materiales que no existían antes. Porque con los que existían no era posible llevar a cabo el objetivo de fabricar un aparato de varias toneladas y ponerlo en el espacio y que funcionara a miles de kilómetros y que sin embargo uno es capaz de apuntalarlo y moverlo tan finamente y obtener una imagen con nitidez extremadamente buena. Y está observando, como dice la NASA, en esencia un ángulo en el cielo que es del mismo tamaño que el ángulo con el que verías un grano de arena si lo ponés en la punta del dedo con el brazo extendido. Es una porción muy pequeña del cielo, sin embargo la estabilidad y el funcionamiento del telescopio lo vuelven capaz de hacerlo, gracias a técnicas y materiales nuevos que se desarrollaron. Por eso también se hacen este tipo de misiones. Para crear tecnología. Porque plantean problemas muy difíciles de resolver, que van más allá de todo lo que se conoce desde el punto de vista ingenieril y tecnológico. Y genera una carrera por mejorar, por hacer avanzar la tecnología que después con el tiempo va a ir permeando hacia la sociedad. Objetos en la vida cotidiana que hoy ni siquiera somos capaces de pensar, desde telecomunicaciones hasta materiales de todo tipo.

-¿Hasta dónde puede “medir”?

-Es capciosa, porque el telescopio no mide distancias, sino brillos. Se puede medir hasta una cierta intensidad mínima de brillo que corresponde a una galaxia hoy día a 10 u 11 mil millones de años luz. Dado que la intensidad de luz decrece con el cuadrado de la distancia, es una cantidad de luz casi irrisoria, y como es sensible a cualquier emisión térmica tiene también sensores especiales y protección para evitar que le dé la luz del sol. La intensidad mínima puede corresponder a una galaxia enorme situada muy muy lejos pero también puede corresponder a un exoplaneta pequeño situado más cerca pero que tampoco se vería con otro telescopio porque la intensidad de luz que emite o refleja es extremadamente débil. El telescopio es capaz de medir los objetos más débiles que se conocen que están en esa imagen que publicó la NASA, y en casos de galaxias corresponden a las que están en el origen del universo. Para un exoplaneta puede corresponder a algo que está a decenas de años luz, que es muchos menos intenso en sí porque refleja la luz de su estrella, en cambio una galaxia emite la luz de millones de estrellas en conjunto de manera simultánea.

-¿Hay telescopios más grandes en desarrollo?

-Sí los hay, pero la capacidad de un telesocopio no tiene que ver solo con su tamaño. Hay telescopios de 8 metros desde hace 20 años. El James Webb tiene 6. Hay uno de 8 en Chile, hay uno de 10 metros en Hawaii, los Gemini de 8 metros de los cuales la Argentina forma parte del consorcio; pero tienen otras características que no estudian todo el rango infrarrojo como el James Webb. La mayoría estudia infravioletas. Después hay satélites que estudian rayos X que no necesitan ser tan grandes pero son excelentes completadores. Son muchas variables en juego, y hay proyectos de telescopios de 30 metros. No es solo el tamaño, es la longitud de onda en la que trabajen, si están en el espacio o en tierra, donde tenés la atmósfera de por medio. Pero siempre hay planes para construir más grandes en sus rangos, porque más grande significa poder colectar más luz, y eso implica ver objetos más débiles. Y por lo tanto, ver más atrás en el tiempo.