Miles de galaxias se arremolinan en un trozo de cielo, no más grande que un grano de arena sostenido a un brazo de distancia.
Las moléculas de agua atraviesan la atmósfera de un exoplaneta gigante a cuatrillones de millas de la Tierra.
Los picos y cañones oxidados de Cosmic Cliffs acunan estrellas recién nacidas como las Catalinas en una noche de luna.
El Telescopio Espacial James Webb de la NASA entregó una muestra de muchas maravillas por venir durante el lanzamiento el martes 12 de julio de las primeras imágenes científicas a todo color y de datos espectrográficos capturados por un observatorio infrarrojo que costó $10 mil millones y que tiene fuertes vínculos con Tucsón.
Esta comparación lado a lado muestra las observaciones de la Nebulosa del Anillo Sur en luz infrarroja cercana, izquierda, y luz infrarroja media, derecha, del Telescopio Webb de la NASA. Esta escena fue creada por una estrella enana blanca: los restos de una estrella como nuestro Sol después de que se despojó de sus capas externas y dejó de quemar combustible a través de la fusión nuclear.
La profesora de investigación de la Universidad de Arizona, Stacey Alberts, ha estado trabajando en Webb durante los últimos ocho años, y hasta ella se sorprendió por la profundidad y la belleza capturadas en las primeras imágenes.
“Es el día 1 y ya estamos viendo características como nunca antes. Simplemente están explotando”, dijo la astrónoma. “Vamos a revolucionar el campo, y eso nos tomará una semana en vez de un año”.
Alberts forma parte de los equipos que elaboraron dos de los componentes clave de Webb: la cámara de infrarrojo cercano, o NIRCam, y el instrumento de infrarrojo medio, o MIRI.
Varias docenas de astrónomos, ingenieros y estudiantes de la UA desempeñaron un papel en el desarrollo de los dos instrumentos, entre ellos se destaca la pareja de esposos Rieke.
La profesora de Regents, Marcia Rieke, dirigió el equipo de desarrollo y ahora se desempeña como investigadora principal de NIRCam, que sirve como cámara principal del telescopio con sensores de luz diseñados, construidos y probados en la UA.
Su esposo, el profesor George Rieke, compañero de Regents, es el líder del equipo científico de MIRI, una cámara y un espectrógrafo que él ayudó a diseñar.
Los Rieke se encontraban entre un grupo selecto de expertos de Webb que vieron un adelanto de las primeras imágenes del telescopio el viernes 8 de junio, unos días antes de que se revelaran al resto del mundo.
Marcia Rieke esperaba que fueran buenas imágenes, pero dijo que no estaba preparada para lo que vio. “Espectacular, alucinante, más sorprendente de lo que podría haber esperado”, dijo. “Te das cuenta, ‘No desperdicié 20 años de mi vida’. Valió la pena”.
Los objetos que aparecían borrosos en el fondo de las imágenes de los telescopios espaciales Hubble o Spitzer, o que no aparecían en lo absoluto, ahora se podían ver con claridad: espirales brillantes y distintas repletas de miles de millones de estrellas. “Webb es tan bueno detectando galaxias que las galaxias nos están bombardeando por todas partes”, dijo.
La profesora de astronomía de la Universidad de Arizona e investigadora principal de NIRCam, Marcia Rieke, con réplicas de los sensores de NIRCam, la cámara principal del nuevo telescopio espacial James Webb de la NASA. Rieke diseñó la NIRCam.
George Rieke resumió su reacción con una sola palabra: “¡Wow!”. Dijo que la primera visión profunda de Webb en el polvo y el gas de la Nebulosa del Anillo Sur, por ejemplo, ya ha hecho que imágenes similares capturadas por el Hubble sean “completamente aburridas”.
Está más convencido que nunca de que el nuevo telescopio conducirá a avances en casi todas las áreas de la astronomía. Los investigadores están “casi seguros” de descubrir cosas que nadie ha visto antes, dijo. “Vamos a hacer que la gente tenga que reescribir los libros de texto”.
Viaje largo
Webb se lanzó el día de Navidad de 2021, después de años de retrasos y sobrecostos. La nave espacial tardó alrededor de un mes en llegar a su destino final, aproximadamente a 1 millón de millas de la Tierra, donde entró en una órbita paralela alrededor del sol.
En el camino, Webb ejecutó una serie de complicadas maniobras para desplegar su escudo térmico y desplegar los 18 segmentos que trabajan juntos para formar el espejo de telescopio más grande que haya llegado al espacio.
Ese espejo y los instrumentos que luego fueron atados a él debieron pasar meses en proceso de ajuste y puesta en marcha. La publicación de la imagen del martes 12 de julio marca el inicio oficial de la tan esperada misión científica del telescopio. “Hay datos que llegarán mañana”, dijo Alberts. “Es una locura”.
Los primeros cinco objetivos científicos de Webb fueron elegidos por un comité internacional de la NASA, la Agencia Espacial Europea, la Agencia Espacial Canadiense y el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, todos socios en el proyecto.
Las selecciones estaban destinadas a resaltar la amplia gama de aplicaciones de Webb, desde el estudio de las galaxias observables más distantes en el universo primitivo hasta el análisis de las atmósferas de los exoplanetas vecinos en busca de mundos potencialmente habitables.
Las cuatro nuevas imágenes publicadas el martes incluyen:
La Nebulosa Carina, hogar de los Acantilados Cósmicos, donde Webb ya ha revelado áreas previamente invisibles donde se están formando nuevas estrellas;
Nebulosa del Anillo Sur, donde las olas de polvo y gas expulsadas por una estrella moribunda durante miles de años ofrecen a los científicos nuevas pistas sobre la muerte y el renacimiento estelar;
El Quinteto de Stephan, un grupo compacto de galaxias muy estudiado que se muestra con un detalle sin precedentes en un mosaico de casi mil imágenes de Webb, que revela estrellas recién formadas, ondas de choque y colas de gas que se arrastran por colisiones a escala galáctica.
Un enorme mosaico del Quinteto de Stephan es la imagen más grande hasta la fecha del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, que cubre aproximadamente una quinta parte del diámetro de la Luna. La agrupación visual de cinco galaxias fue capturada por la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) y el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) de Webb.
Y el exoplaneta WASP-96b, a 1,150 años luz de distancia en la constelación del cielo austral de Phoenix, donde Webb detectó rápidamente moléculas de agua en una atmósfera perturbada por la proximidad de un gigante gaseoso a su estrella similar al sol.
Las cuatro imágenes fueron publicadas en línea una a la vez el martes 12 de julio por la mañana, causando revuelo entre los entusiastas de la astronomía de todo el mundo. Google celebró la ocasión con una imagen animada en su motor de búsqueda dedicado a Webb.
Incluso el presidente Joe Biden y la vicepresidenta Kamala Harris participaron en el acto y revelaron la primera imagen durante una conferencia de prensa el lunes 11 de julio por la tarde en la Casa Blanca: una vista profunda de un cúmulo de galaxias conocido como SMACS 0723 que representa la mirada infrarroja más profunda y nítida del universo distante que se ha hecho en la historia, al menos hasta ahora.
Los lazos con Tucsón
La imagen sin precedentes se armó utilizando datos recopilados por Webb durante 12 horas y media de tiempo de observación, y es solo una pequeña muestra de lo que puede hacer el telescopio.
A partir de septiembre, Webb pasará alrededor de 800 horas observando el universo mucho más profundo como parte de un esfuerzo por reforzar y ampliar la famosa imagen de campo ultraprofundo del Hubble. Ese compuesto de cientos de observaciones de una pequeña región del espacio contiene aproximadamente 10,000 galaxias, incluidas algunas que datan de hace más de 13 mil millones de años, cuando el universo tenía solo unos cientos de millones de años.
El Sondeo Extragaláctico Profundo Avanzado del Telescopio Espacial James Webb examinará la misma zona oscura del cielo, utilizando datos combinados de NIRCam y MIRI para mirar a través de las nubes de polvo y capturar algunas de las primeras estrellas y galaxias que se formaron después del Big Bang.
Vistas tan profundas a través del polvo cósmico también ayudarán a los astrónomos a encontrar otros objetos ocultos que acechan en el espacio, dijo Alberts. “Podríamos estar perdiendo hasta la mitad de los agujeros negros en el universo, y así es como vamos a encontrarlos”, dijo.
Alberts se especializa en el estudio de las galaxias y lo que les sucede cuando se acercan demasiado a sus vecinas. Así que no puede esperar su turno con Webb.
En abril, está programado que apunte el telescopio a la constelación Norma, a más de 200 millones de años luz de distancia, donde una galaxia conocida como ESO 137-001 está siendo despojada de su gas de formación estelar mientras se sumerge a través de uno de los más grandes cúmulos de galaxias conocidos.
La oportunidad de trabajar en Webb es lo que atrajo a la profesora Alberts a la UA para adelantar su trabajo postdoctoral en 2014. “Eso fue más o menos”, dijo.
Su decisión está a punto de dar sus frutos de una manera importante. La NASA ha asignado el 13% del tiempo total de observación de Webb a la universidad, la mayor parte de cualquier centro de astronomía del mundo.
Eso no es un accidente en lo que respecta a George Rieke. Es el retorno de una inversión que la universidad hizo en la década de 1960, cuando reclutó a pioneros de la astronomía como Gerard Kuiper y Frank Low.
“La astronomía infrarroja moderna comenzó en la U of A”, dijo George Rieke, por lo que es lógico que la próxima ronda de nuevos descubrimientos en el campo se realice aquí mismo.
