El 12 de julio pudimos ver el lanzamiento del primer lote de imágenes tomadas por el Telescopio Espacial James Webb. “Esto es algo que ambos hemos estado esperando durante casi 25 años. En aquellos días, estábamos analizando las primeras imágenes del Hubble del universo distante, y los detalles que revelaron fueron impactantes en comparación con todo lo que habíamos visto en imágenes terrestres” explican Karl Glazebrook, Universidad tecnológica de Swinburne y Simon Driver, Universidad de Australia Occidental.
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Parece que el listón se ha elevado una vez más, y Webb está listo para anunciar una nueva era para la astronomía y la investigación espacial. Su gran espejo le ayuda a producir imágenes que son de dos a tres veces más nítidas que las del Hubble, y que van mucho más profundo en el espacio (lo que significa que puede ver fuentes más débiles).
Webb también puede ver longitudes de onda infrarrojas mucho más rojas, abriendo una nueva visión del universo. Esto es especialmente importante para estudiar el universo primitivo debido al “corrimiento al rojo cosmológico”, un proceso que se refiere al estiramiento de la luz (con la expansión del universo) a medida que viaja a través del espacio cósmico.
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También es útil para estudiar fuentes fascinantes como los planetas que rodean las estrellas cercanas y las regiones donde se forman las estrellas.
Hemos escrito antes sobre los tremendos desafíos técnicos involucrados en la construcción de Webb y su viaje a la órbita. Ahora, con las tan esperadas primeras imágenes en nuestras manos, echemos un vistazo a lo que muestran.
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Claridad Intensa
En un adelanto, el presidente de los Estados Unidos, Joe Biden, presentó la primera imagen del “campo profundo” de Webb. Este es el cúmulo masivo de galaxias SMACS-0723 que contiene miles de galaxias agrupadas alrededor de una galaxia central súper brillante en cuclillas en el centro.
El cúmulo gigante del sur SMACS 0723 fue capturado por Webb. NASA, ESA, CSA y STScI
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Inmediatamente notará los muchos arcos alargados, que representan galaxias de fondo que han sido “lentes gravitacionales” como resultado de la masa del cúmulo. En otras palabras, las enormes fuerzas de gravedad en juego han dado como resultado que la luz de las galaxias se distorsione (estire) y amplifique, proporcionando una imagen altamente mejorada del universo distante.
La claridad es asombrosa, especialmente en términos de la estructura de las imágenes con lentes. Aquí hay una mirada ampliada a una pequeña región, en comparación con una imagen de tiempo de exposición similar del Hubble:
Una comparación de Webb (izquierda) y Hubble (derecha) en su visión de la misma región. Esta es un área ampliada del campo profundo de Webb. Adaptado de imágenes de NASA, ESA, CSA y STScI
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Las imágenes ampliadas de arriba retratan una región en el campo profundo que contiene una galaxia espiral que los astrónomos han estado llamando cariñosamente La. Se encuentra varias veces más lejos que el clúster SMACS-0723.Pero nuestros ojos se sintieron más atraídos por el arco muy delgado justo arriba (marcado con flechas). Esta pequeña astilla demuestra el poder de Webb. Este arco apenas fue detectado por el Hubble, pero Webb ve las “cuentas en una cuerda” claramente. Es probable que sean cúmulos estelares individuales en la extremadamente distante y diminuta galaxia.
Podemos ver detalles igualmente sorprendentes en todo el campo profundo. Para los objetos puntuales, se espera que Webb sea más de 100 veces más sensible que el Hubble, y esto definitivamente lo demuestra.
El campo también está salpicado de algunos objetos rojos débiles, que ya están atrayendo la atención de los expertos. Algunas de estas podrían ser potencialmente las galaxias más distantes, donde la luz ha tardado más en llegar a nosotros.
Getting back to this object The FWHM is 0.2 arcsec so it is clearly resolved, and not a star. Here's an old school plot of it too. (Thanks @gbrammer for the FITS+WCS, sorry I didn't listen to your advice). @ACCarnall pic.twitter.com/r8wwA4afi7 — Karl Glazebrook (@karlglazebrook) July 12, 2022
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Revelar elementos ocultos
Webb también es capaz de espectroscopia infrarroja extremadamente sensible, donde la luz se descompone en longitudes de onda para revelar la composición de un objeto.
Si bien el Hubble es muy pobre en esto, Webb se las arregla para hacer esto muy bien, como se muestra a continuación por el espectro del planeta masivo WASP 96b. Situado a unos 1120 años luz de distancia, este planeta pesa aproximadamente la mitad de la masa de Júpiter.
Webb capturó el espectro del exoplaneta WASP-96b, un gigante gaseoso caliente. NASA, ESA, CSA y STScI
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Las caídas en el espectro revelan la presencia de vapor de agua en la atmósfera del planeta. Ahora, es poco probable que WASP 69b albergue vida debido a su proximidad a su estrella madre. Sin embargo, esta demostración es muy emocionante ya que el mismo método se puede aplicar a los aproximadamente 5.000 exoplanetas conocidos.
Con la espectroscopia, eventualmente podremos detectar posibles firmas de vida como el ozono y el metano.
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Ver polvo y gas
La tercera imagen es de la Nebulosa del Anillo Sur, a unos 2.000 años luz de distancia en la Vía Láctea. Esta imagen muestra la capacidad de infrarrojo medio de Webb (que de nuevo está mucho más allá del alcance del Hubble).
La nebulosa planetaria del Anillo Sur, con una imagen de infrarrojo cercano a la izquierda y una de infrarrojo medio a la derecha. NASA, ESA, CSA y STScI
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Es un ejemplo clásico de una “nebulosa planetaria” (un nombre inapropiado ya que ningún planeta está involucrado) en la que la estrella central se ha transformado en una pequeña enana blanca al soplar su capa externa. Esto sucede a una velocidad de unos 15 kilómetros por segundo, enviando anillos de gas y polvo.
La estrella más brillante en el centro es en realidad una estrella compañera, y la enana blanca es la pareja más débil que solo se puede ver en el infrarrojo medio, ya que está oscurecida por el polvo. El infarto medio también resalta el polvo que se está formando en el gas en expansión.
La cuarta imagen a continuación nos muestra la vista de Webb de las galaxias cercanas. Aquí vemos un famoso grupo de galaxias llamado Quinteto de Stefan, ubicado a unos 290 millones de años luz de distancia. Las cinco galaxias están muy cerca. Cuatro están interactuando entre sí y desencadenando una abundante formación estelar.
El Quinteto de Stephan es un grupo compacto de galaxias en interacción. NASA, ESA, CSA y STScI
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Las rayas y grupos rojos muestran la ubicación de la formación de nuevas estrellas a través del polvo asociado. El detalle de la distribución del polvo y el tira y afloja que tiene lugar entre las galaxias salta de la imagen. Y el infrarrojo medio revela la luz de un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia superior.
Lo que también se destaca es el vasto mar de galaxias distantes en el fondo. Esperamos ver esto en cada imagen de Webb, incluso cuando Webb señala fuentes dentro de la Vía Láctea. Esto se debe a que la luz infrarroja pasa a través del polvo. Las capacidades de detección de infrarrojos de Webb son tan sensibles que verán a través de los objetos dentro de nuestra galaxia.Esto significa que las galaxias de fondo distantes bombardearán cada imagen de Webb. Vea si puede verlos en las imágenes del Anillo Sur y Carina.
Y finalmente, tenemos el homenaje de Webb a la famosa imagen de los Pilares de la Creación del Hubble.
La Nebulosa Carina, un vivero cósmico envuelto en gas y polvo. NASA, ESA, CSA y STScI
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Esta vista infrarroja muestra la Nebulosa Carina, un vivero estelar de gas y polvo a 7.600 años luz de distancia donde nuevas estrellas se están formando y destruyendo su nube de nacimiento.La imagen es extremadamente compleja, y los intrincados remolinos de polvo, gas y estrellas jóvenes son asombrosos. Probablemente a los astrónomos les llevará muchos años de arduo trabajo descubrir exactamente qué está pasando aquí.
Solo este puñado de imágenes de vista previa, unos pocos días de trabajo para Webb, han dado a los astrónomos enormes cantidades de nuevos datos que impulsarán años de investigación. Y eso es solo el comienzo.
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El artículo original ha sido redactado por Karl Glazebrook y Simon Driver. Su versión en inglés está disponible en The Conversation.
Karl Glazebrook recibe fondos del Consejo Australiano de Investigación para la investigación con el Telescopio Espacial James Webb.
Simon Driver no trabaja, consulta, posee acciones ni recibe fondos de ninguna empresa u organización que se beneficie de este artículo, y no ha revelado ninguna afiliación relevante más allá de su nombramiento académico.
La Universidad de Australia Occidental proporciona fondos como socio fundador de The Conversation AU.
La Universidad Tecnológica de Swinburne proporciona fondos como miembro de The Conversation AU.
