Finalmente, este 12 de julio de 2022, la NASA, la ESA y la CSA han revelado al público las primeras imágenes con valor científico del Telescopio Espacial James Webb.
Como se anticipaba, las imágenes han maravillados y cambiado nuestra manera de ver y comprender el Cosmos. Aunque he abierto un pequeño hilo en Twitter, pienso que la importancia de las imágenes justifica el escribir artículos dedicados en este blog.
Como se recordará, las cinco imágenes reveladas como las primeras del Webb a todo color y con valor científico fueron:
– Cúmulo de Galaxias SMACS 0723
– La Nebulosa del Anillo Sur
– Espectrometría para el exoplaneta WASP-96b
– Galaxias interactuantes del Quinteto de Stephan
– Nebulosa de Carina o de la Quilla
Este es el primero de tres artículos, y analizará las imágenes del Cúmulo de Galaxias SMACS 0723 y la Nebulosa del Anillo Sur. En próximos artículos discutiremos sobre las imágenes restantes.
Aquí puedes leer el segundo y el tercero.
SMACS 0723
La primera imagen del Webb fue la del cúmulo masivo de galaxias SMACS 0723. Esta imagen fue revelada un día antes de la «muestra oficial», el 11 de julio de 2022 por el presidente de EEUU, Joe Biden.
Una rápida comparación entre la vista previa de SMACS 0723 por parte del Hubble y la nueva imagen del James Webb nos deja ver una visualmente mucho más detallada imagen de este objeto. Pero la verdadera ciencia detrás de ella va mucho más allá de la belleza intrínseca de las imágenes.
El James Webb ha producido la imagen en infrarrojo más profunda y nítida del espacio producida hasta la fecha. La imagen ya es conocida como «Webb’s First Deep Field«, «Primer Campo Profundo del Webb». Esta imagen es extremadamente importante porque en ella se midió la capacidad del Webb para «ver» los tiempos más tempranos del Universo y por la presencia de la lente gravitacional.
Una lente gravitacional es un fenómeno predicho por la Teoría de la Relatividad y se produce cuando un objeto de gran masa en primer plano, como un cúmulo de galaxias masivo, magnifica y distorsiona la luz de los objetos detrás de él por curvar el espacio-tiempo circundante, lo que permite una visión tanto de las poblaciones de galaxias extremadamente distantes como de las intrínsecamente débiles.
A SMACS 0723 la estamos viendo cómo era hace 4.600 millones de años, pero ahora se encuentra a 5.120 millones de años luz de distancia. Esta diferencia se explica en este hilo deTwitter.
Todo lo que ves en esa imagen, exceptuando los puntos brillantes con puntas, son galaxias lejanas. Eso puntos brillantes son estrellas cercanas de nuestra Vía Láctea y estos picos de refraccción prominentes es porque parecen más brillantes en longitudes de onda más cortas.
El lente gravitacional que produce este grupo de galaxias está doblando y deformando la luz de las galaxias más distantes detrás de ellos, estirando y repitiendo sus apariencias.
En la imagen infrarroja de abajo, se pueden observar dos arcos de luz, que luego de un análisis espectrográfico, ha resultado ser dos imágenes especulares de la misma galaxia.
De este modo, el lente gravitacional de SMACS 0723 nos ha permitido ver una galaxia cuya luz partió hace 3.100 millones de años, es decir, unos 700 millones de años luego del Big Bang o Singularidad Primordial. Y es muy posible que en esta imagen haya galaxias aún más lejanas, que se encontrarán con análisis posteriores.
Otro increíble efecto de la lente gravitacional son las llamadas «Cruces de Einstein«. En este caso, un objeto más cercano divide la luz en cuatro, produciendo cuatro imágenes especulares del mismo objeto.
En esta primera imagen del James Webb se han detectado no una, sino dos cruces de Einstein. Algo verdaderamente notable porque hasta ahora los ejemplos de este fenómenos eran muy escasos.
El Webb tienen un instrumento, la Matriz de Microobturadores del Espectrógrafo de Infrarrojo cercano (NIRSpec), el cual fue creado por la Agencia Espacial Europea (ESA). Este instrumento tiene más de 248 000 puertas diminutas que se pueden abrir individualmente para reunir espectros (luz) de hasta aproximadamente 150 objetos individuales simultáneamente.
De las miles de galaxias distantes detrás del cúmulo de galaxias SMACS 0723, NIRSpec observó 48 individualmente al mismo tiempo, en un campo que es aproximadamente del tamaño de un grano de arena sostenido con el brazo extendido.
Un análisis rápido dejó en claro de inmediato que varias de estas galaxias se observaron tal como existieron en períodos muy tempranos en la historia del universo, que se estima en 13.800 millones de años.
La luz de la galaxia más lejana que se muestra viajó 13.100 millones de años antes de que los espejos del Webb la capturaran. Estas observaciones marcan la primera vez que estas líneas de emisión en particular se han visto a distancias tan inmensas, y estas son solo las observaciones iniciales de Webb. ¡Puede haber galaxias aún más distantes en esta imagen! Crédito: NASA/ESA.
En estos espectros, el Webb también nos ha mostrado por primera vez la composición química de las galaxias en este universo primitivo. Esto fue posible gracias a la posición del telescopio en el espacio, lejos de la atmósfera terrestre, que filtra parte de la luz infrarroja, y su especialización en la recolección de luz infrarroja cercana de alta resolución.
En los próximos meses saldrán a la luz muchos más datos de esta imagen.
Nebulosa del Anillo Sur
La Nebulosa del Anillo Sur (NGC 3132) o la Nebulosa de «Ocho Estallidos», es una nebulosa planetaria: una nube de gas en expansión que rodea una estrella moribunda. Tiene casi medio año luz de diámetro y su luz ha viajada unos 2.000 años luz hasta la Tierra.
Al igual que con el caso de SMACS 0723, las diferencias con respecto a la imagen rendida por Hubble y el Webb son evidentes, pero no es aquí donde se detiene el valor científico.
Las espectaculares ondas de muerte que acompañan a esta estrella en sus último estertores, convertida en una enana blanca nos ayudará a comprender qué moléculas están presentes y dónde se encuentran en estas capas de gas y polvo que están expulsadas.
Lo primero que tenemos que comentar es que NGC 3132 fue fotografiada con dos instrumentos a bordo del James Webb: la Cámara de Infrarrojo Cercano (NIRCam), que es imagen abajo a la izquierda, y con el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI), que es la imagen de la derecha. Cada uno de estos instrumentos revela detalles diferentes acerca de los objetos que analiza.
Dos estrellas, que están en órbita estrecha, esculpen y dan color al paisaje local. Las imágenes infrarrojas del Webb presentan nuevos detalles en este complejo sistema.
Las estrellas, y sus capas de luz, son prominentes en la imagen de la cámara de infrarrojo cercano de Webb (NIRCam) a la izquierda, mientras que la imagen del instrumento de infrarrojo medio de Webb (MIRI) a la derecha muestra por primera vez que la estrella más tenue (la que dió origen a la nebulosa) está rodeada de polvo. La estrella más brillante se encuentra en una etapa anterior de su evolución estelar y probablemente expulsará su propia nebulosa planetaria en el futuro.
La estrella más tenue en el centro de esta escena ha estado enviando anillos de gas y polvo durante miles de años en todas direcciones. Antes de morir, esta estrella tenía unas ocho veces la masa de nuestro Sol.
La estrella más brillante influye en la apariencia de la nebulosa. A medida que la pareja continúa orbitándose entre sí, «revuelven la olla» de gas y polvo, causando patrones asimétricos.
Cada capa representa un episodio en el que la estrella más débil perdió parte de su masa. Las capas de gas más anchas hacia las áreas exteriores de la imagen fueron expulsadas antes. Las más cercanas a la estrella son las más recientes. El seguimiento de estas expulsiones permite a los investigadores observar la historia del sistema.
Dado que las nebulosas planetarias existen desde hace apenas unas decenas de miles de años, observar la nebulosa es como ver una película en cámara excepcionalmente lenta. Cada capa que la estrella infló brinda a los investigadores la capacidad de medir con precisión el gas y el polvo que están presentes en su interior.
En miles de años, estas delicadas capas de gas y polvo se disiparán en el medio interestelar.
Pero hay más que ver en estas imágenes. Si miras en la parte superior izquierda de la imagen obtenida con la NIRCam, ubicada sigilisamente entre la nube de gas, se encuentra lo que parece una línea de luz, pero es claramente una galaxia espiral vista de canto.
Dónde obtener las imágenes en alta resolución
Podrás descargar las imágenes en sus más altas resoluciones y sin comprimir en:
Puede ver aquí el segundo artículo de la serie.
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