James Webb: EE le explica una de las misiones más ambiciosas de la ciencia

Es miércoles, día de El Espectador le explica. Una máquina capaz de capturar las imágenes, a color y en alta resolución, que nos permita como humanidad documentar y escribir la historia del universo. Una serie de imágenes que, de la manera más sencilla posible, le posibilite a cualquier habitante de la Tierra empezar a entender lo que solo entienden profesionales de la ciencia. Y es que de eso se trata una de las misiones más ambiciosas de la historia, la del telescopio James Webb (JWST, por sus siglas inglés), el mismo que ha sido catalogado como “la mejor herramienta jamás construida para explorar el universo” y que esta semana nos ha dejado ver algunas de las esperadas fotografías. Por eso, con la ayuda de nuestros colegas de la sección Ciencia de El Espectador, de sus fuentes informativas y de los artículos y videos que aquí hemos publicado, recopilamos la información necesaria para explicar este apasionante capítulo de la historia para que todos podamos vivirlo y, sobre todo, entenderlo y comentarlo. Un dato para comenzar y que nos daban el lunes comenzando esta semana: “Se espera que muestre la imagen más profunda de nuestro universo que jamás se haya tomado”. Así que, como siempre recomendamos cuando escribimos este boletín de noticias, dejaremos todos los enlaces para que entren en cada uno de ellos y puedan leer los detalles que hemos registrado. Comencemos:

Es miércoles, día de El Espectador le explica. Una máquina capaz de capturar las imágenes, a color y en alta resolución, que nos permita como humanidad documentar y escribir la historia del universo. Una serie de imágenes que, de la manera más sencilla posible, le posibilite a cualquier habitante de la Tierra empezar a entender lo que solo entienden profesionales de la ciencia. Y es que de eso se trata una de las misiones más ambiciosas de la historia, la del telescopio James Webb (JWST, por sus siglas inglés), el mismo que ha sido catalogado como “la mejor herramienta jamás construida para explorar el universo” y que esta semana nos ha dejado ver algunas de las esperadas fotografías. Por eso, con la ayuda de nuestros colegas de la sección Ciencia de El Espectador, de sus fuentes informativas y de los artículos y videos que aquí hemos publicado, recopilamos la información necesaria para explicar este apasionante capítulo de la historia para que todos podamos vivirlo y, sobre todo, entenderlo y comentarlo. Un dato para comenzar y que nos daban el lunes comenzando esta semana: “Se espera que muestre la imagen más profunda de nuestro universo que jamás se haya tomado”. Así que, como siempre recomendamos cuando escribimos este boletín de noticias, dejaremos todos los enlaces para que entren en cada uno de ellos y puedan leer los detalles que hemos registrado. Comencemos:

El 18 de diciembre de 2021 Juan Rafael Martínez Galarza, astrofísico en el Centro de Astrofísica en Harvard & Smithsonian, nos daba una primera entrada para lo que él llamó el inicio de la búsqueda “de la primera luz”. En este texto donde nos explicaba que el “telescopio espacial de 6,5 metros de diámetro”, es decir, “es el más grande instrumento óptico jamás lanzado al espacio en una sola pieza”, era el resultado de una historia que comenzó a escribirse ya con tres décadas “de diseños, desarrollos tecnológicos, escaramuzas políticas y descalabros presupuestales”. Que el lanzamiento, desde el puerto espacial de Kourou, en la Guayana Francesa, daba “término a una de las operaciones preparatorias más azarosas en la historia de la agencia espacial estadounidense y sonando el pistoletazo de partida para una de las misiones de descubrimiento más ambiciosas en la historia de la ciencia”. ¿Qué se logrará, en primera instancia, se preguntaban los más entendidos en el asunto? El mismo Martínez, en dicho texto, respondió: “Nos permitirá, por fin, echar un vistazo directo a los primeros fotones que se formaron en el interior de una estrella, proporcionándonos las piezas faltantes en el rompecabezas de la historia cósmica y revelando los detalles de cómo se formaron las primeras galaxias, cuyas estrellas ionizaron de una vez y para siempre la sopa cósmica que eventualmente concluiría con nuestra propia aparición en la superficie de un planeta rocoso”.

“El James Webb está diseñado para observar 13.500 millones de años atrás para captar la luz infrarroja de los objetos celestes, con una resolución mucho mayor que nunca, y para estudiar nuestro propio sistema solar, así como mundos lejanos”: NASA.

Cinco días después, en la noche previa al lanzamiento, era Juan Diego Soler, astrofísico colombiano, quien escribía para la audiencia de El Espectador sobre este hecho histórico: “El telescopio que nos abrirá los ojos a otras luces del Universo”, dijo. Él, en palabras más cercanas, nos llevó hacia una explicación simple: “Los humanos estamos ciegos a la mayor parte de la luz en el universo. Incluso en la pequeña porción de luz que percibimos con nuestros ojos, nuestra visión es limitada. Por eso construimos telescopios: máquinas para recolectar la luz, amplificarla y transformarla en señales electrónicas, que son los fósiles con los que reconstruimos la historia del universo, las pistas para entender quiénes somos y de dónde vinimos”. El texto completo está aquí, pero estas palabras nos acercan más para poder entender: “La atmósfera, esa tenue capa de gas que permite nuestra existencia en este planeta, absorbe y dispersa gran cantidad de la luz que nos llega desde todos los rincones del universo. Por eso los humanos enviamos nuestros telescopios más allá de la atmósfera”. Nos contó, también, sobre le telescopio que ya estaba en órbita conocido como Hubble, muy conocido en salones de clase porque las imágenes que captó son las que todos asociamos a lo que entendemos y conocemos como el universo. Las que vimos en el atlas, en las fichas de la biblioteca, en el Planetario.

“Somos afortunados de vivir en una era de grandes descubrimientos, cuando la ciencia nos da las herramientas para luchar contra una pandemia, buscar nuevas fuentes de energía o construir un telescopio espacial tan poderoso que podría ver desde la Tierra el resplandor de una abeja en la superficie de la Luna”: Juan Diego Soler, astrofísico colombiano.

El trabajo, que ha sido una misión conjunta entre la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA), tenía una misión clara de llegar al punto de observación identificado como L2, a “1,5 millones de kilómetros de nuestro planeta”, detallaba Soler. “Tres minutos después del lanzamiento, el fuselaje del cohete liberará los elementos del telescopio. Tres días después del lanzamiento, el escudo térmico de plástico cubierto de aluminio se desplegará como una sombrilla que permitirá a los instrumentos del telescopio enfriarse hasta alcanzar 223 grados Celsius bajo cero (50 K), lo suficientemente baja para mitigar la interferencia en las observaciones. Nueve días después del lanzamiento, los segmentos del espejo primario se abrirán como una margarita para formar el telescopio, que se completará cinco días más tarde, cuando se extiendan los brazos de fibra de carbono que sostienen el espejo secundario que enfoca la luz en los cuatro instrumentos de observación. Después de casi un mes de viaje, el JWST llegará a su destino, pero pasarán por lo menos seis meses más antes de que veamos la primera de sus observaciones”, nos explicó.

Y el 25 de diciembre, mientras la celebración de la Navidad era protagonista, la agencia EFE reportaba el lanzamiento del James Web “sin contratiempos”. Se confiaba en este telescopio la posibilidad de responder, por ejemplo, si estamos solos en el universo, cómo se ven las primeras galaxias que empezaron a iluminar el universo después del Big Bang; la formación de las estrellas y las galaxias, además de la posibilidad de contemplar los llamados ‘exoplanetas’:

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Diez días pasaron y desde la NASA se informó que el James Webb había superado una de las etapas más relevantes de la misión y esa era la de desplegar completamente su escudo térmico, algo así como un parasol de cinco capas necesario para observar el cosmos. Había logrado llegar a 900.000 kilómetros de la Tierra y más de un centenar de ingenieros, desde Baltimore, Estados Unidos, piloteaban toda la operación. Al día siguiente, a 965.600 kilómetros de la Tierra, se confirmaba la noticia de la siguiente fase: “Se ha desplegado el trípode más sofisticado del mundo”, el espejo secundario. Seguía su curso y todo marchaba según lo indicado: que el James Webb llegaría a su destino a los 29 días de su lanzamiento (cerca del 22 y 24 de enero). Los planes cumplidos al detalle.

Para el ocho de enero, cuando ya pasaban 14 días del lanzamiento, nos contaban los periodistas de Ciencia de El Espectador que la NASA confirmaba que el espejo primario de 6,5 metros y recubierto de oro, había terminado de desplegarse exitosamente. “Hoy la NASA ha logrado otro hito de la ingeniería que ha tardado décadas en producirse. Aunque el viaje no ha terminado, me uno al equipo del Webb para respirar un poco más tranquilo e imaginar los futuros avances que inspirarán al mundo”, dijo Bill Nelson, el administrador de la NASA. “El telescopio espacial James Webb es una misión sin precedentes que está a punto de ver la luz de las primeras galaxias y descubrir los misterios de nuestro universo. Cada hazaña ya conseguida y cada logro futuro es un testimonio de los miles de innovadores que volcaron la pasión de su vida en esta misión”, agregó. Al día siguiente se confirmaba que el telescopio había culminado su última etapa de despliegue y que mantenía la dirección hacia el punto objetivo orbital.

18 segmentos componen al espejo (dándole esa sensación de panal de abejas), lo que implica que, desde la Tierra, el equipo deberá dirigir 126 actuadores que están en la parte posterior de los segmentos para que estos se ubiquen en su lugar preciso. Una maniobra que puede tardar meses en completarse.

El 24 de enero se confirmaba la hazaña: el telescopio James Webb llegaba satisfactoriamente a su destino, el segundo punto de Lagrange, o L2, en órbita alrededor del Sol. “¡Webb, bienvenido a casa!” Estamos un paso más cerca de descubrir los misterios del universo. ¡Y no puedo esperar para ver las primeras vistas nuevas del Universo de Webb este verano!”, dijo Bill Nelson, el líder de la NASA. Ahora vendrían cinco meses para completar su enfriamiento, alinear sus espejos y calibrar todos los instrumentos, con contaban los colegas de la sección Ciencia.

Pasaron 18 días y el 11 de febrero vimos la primera imagen tomada por el telescopio. Pero, un momento, esta era una selfie capturada con un lente especial dentro de su instrumento NIRCam o cámara de infrarrojo cercano. Es decir: “Este lente especial está destinado a la ingeniería y permite que la NIRCam capture una imagen como si estuviese ‘mirando hacia adentro’ del espejo principal. Esta imagen nos ayuda a comprobar que el telescopio está alineado con los instrumentos científicos”, dijo la NASA en sus redes sociales. Así la cosas, no era la esperada por todos los demás, por el público en general, pero sí la que aguardaban los ingenieros para comprobar que todo estaba bien y que la misión seguía en marcha cumpliendo todos los estimados.

Luego supimos de una nueva imagen captada por el James, la estrella 2MASS J17554042+6551277, y nos dijeron que aunque todavía no estaba en fase operativa, para lograrla el telescopio tuvo que enfrentar un paso crítico: la alineación de sus espejos, que debían estar enfilados en pequeñas fracciones del ancho de un cabello humano, a más o menos 0,08 milímetros de ancho. Luego se pasó por un susto porque entre el 23 y el 25 de mayo sufrió un impacto; además nos contaron de lo que posiblemente serían las dos nebulosas, un planeta gigante y dos grupos de galaxias lejanas que podría visibilizar el telescopio y, también, en la previa de la noticia de esta semana, entrevistamos a María Claudia Ramírez, quien hace parte de otras observaciones con el telescopio, y quien nos explicó qué esperan conocer con estas fotos y en qué consiste su proyecto de investigación:

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Después de tanto trabajo y tanta espera, llegó lo que tantos esperaban. El 11 de julio de 2022 el equipo detrás del telescopio James Webb hizo pública la primera fotografía oficial. A cargo del presidente de Estados Unidos, Joe Biden, vimos la imagen del cúmulo de galaxias SMACS 0723. “La imagen de Webb cubre un trozo de cielo de aproximadamente el tamaño de un grano de arena sostenido con el brazo extendido por alguien en el suelo, y revela miles de galaxias en una pequeña porción del vasto universo”, dijo la NASA. Lo que vimos en ese instante fue dicho grupo de galaxias “tal como apareció hace 4.600 millones de años”, nos explicó el grupo de periodistas de Ciencia. Para entender un poco más, la astrofísica colombiana Andrea Guzmán Mesa lo describió en su cuenta de Twitter: “La luz de estas galaxias ha viajado 13.5 mil millones de años para que tengamos esa imagen. Estamos viendo el pasado. A las primeras galaxias del Universo”. Esta fue la portada de El Espectador que registró la histórica y gráfica noticia:

Ayer, cuando ya la primera imagen captada por el James Webb le había dado la vuelta al mundo, nos dejaron ver mucho más: “Las nebulosas de Carina y del Anillo Sur, el quinteto de galaxias de Stephan, un cúmulo de galaxias y la prueba de que en un planeta a 1.150 años luz de distancia hay rastros de agua, fueron las protagonistas de las imágenes obtenidas por el telescopio”, relató el equipo de Ciencia de El Espectador. Aquí está la galería:

Jorge I. Zuluaga, profesor titular de física y astronomía de la Universidad de Antioquia, en un texto escrito para El Espectador, nos llevó un poco más cerca a lo que estamos viendo: “Si todos en el mundo están sorprendidos con esta grandiosa instantánea tomada por el telescopio de origami, no se alcanzan a imaginar la emoción, el sentimiento de esperanza y la ansiedad que todos los profesionales de la astronomía sentimos al ver estas instantáneas del Universo y al ser conscientes de la cantidad de información que saldrá de ellas”. Y nos explicó: “12 horas y media. Este es el tiempo total que la NIRCam, uno de los 4 instrumentos de última tecnología del JWST, estuvo recogiendo luz infrarroja (que es invisible para nuestros ojos) de una pequeña región del cielo. Allí, se sabía con anticipación que el telescopio vería un monstruoso cúmulo de galaxias con un nombre que bien parece la placa de un vehículo, SMACS 0723. La misma región del cielo había sido observada años atrás por el mítico telescopio espacial Hubble que, a propósito, sigue y seguirá operativo. Sin embargo, al Hubble en aquel entonces le tomó, no una docena de horas sino unas decenas de días conseguir registrar las mismas galaxias que hoy nos muestra el JWST. Ya esta comparación es bastante alentadora puesto que implica que en mucho menos tiempo podremos ver muchos más descubrimientos. El futuro promete y promete rápido”. El texto completo de Zuluaga está aquí.

Hemos visto algo que los especialistas llaman precipicios cósmicos que, en otras palabras, son algunas porciones de las imágenes que les permitirán a los investigadores aprender sobre las masas, edades, historias y composiciones de las galaxias. Y en la misma línea investigativa, como ya hay imágenes para comparar, pues precisamente se hizo el ejercicio. Ahora se puede ver con mejor detalle gracias a la alta definición de las fotografías capturadas por el James Webb. Por ejemplo, las nebulosas del Anillo Sur ya habían sido capturadas con anterioridad por el telescopio Hubble. ¿Cuál es la diferencia? “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, y el Telescopio Espacial James Webb de la Nasa ha revelado por primera vez que esta estrella está cubierta de polvo”, dijo la Nasa. También nos explicaron que el quinteto de Stephan, una agrupación visual de cinco galaxias, es otra de las imágenes que tiene una comparación con el Hubble. El Webb lo reveló “bajo una nueva luz. Este enorme mosaico es la imagen más grande de Webb hasta la fecha y cubre aproximadamente una quinta parte del diámetro de la Luna”. O este otro ejemplo: El Y WASP-96b, un planeta gigante que está por fuera de lo que conocemos como nuestro sistema solar. Está compuesto principalmente por gas, fue descubierto en 2014 y está situado a casi 1.150 años luz de la Tierra. Lo que capturó el telescopio fue “la firma del agua en el planeta gaseoso que orbita alrededor de una estrella a 1.150 años luz de distancia. Por primera vez hemos detectado evidencias de nubes en la atmósfera de este exoplaneta”, agregaron los investigadores.

No podemos cerrar este resumen de noticias sin hablar del nombre que lleva este telescopio. ¿Por qué? Aunque es un debate viejo, hay quienes han pedido cambiar precisamente el nombre de este artefacto porque existen acusaciones que vinculan al exdirector de la NASA, quien se llamaba James Webb, con políticas anti-LGBT. El texto donde nos dan todos los detalles, escrito por Andrea Guzmán Mesa, está aquí, pero les dejamos un apartado: “En la década de 1950 ser homosexual era sinónimo de tener una enfermedad mental. Tanto gays como lesbianas eran considerados personas que, al tener un carácter moral débil, podían ser manipulados, siendo por ende un “riesgo para la seguridad nacional”. Este periodo se conoció como el “Terror Lavanda” (Lavender Scare en inglés), haciendo alusión al “Terror Rojo” (Red Scare en inglés) que se refería a la persecución de los comunistas en la misma época. Como resultado de esta política anti-gay, miles de empleados del gobierno de los Estados Unidos fueron despedidos o se vieron obligados a dejar sus trabajos. En pocas palabras, el gobierno estadounidense normalizó la persecución de los homosexuales a través de la institucionalización de la homofobia”. Y resulta que Webb, quien fue funcionario público del gobierno de Estados Unidos -segundo director de la Nasa en 1961-, “ocupó un puesto de alto nivel en el Departamento de Estado”, desde donde “estuvo involucrado en las decisiones que llevarían a la institucionalización de tal política excluyente contra la comunidad LGBTQI+”.

Y tampoco podemos dejar por fuera esta didáctica explicación de Juan Diego Soler, el astrofísico colombiano, quien nos habla de las fotografías que ya hemos visto. Por ejemplo: “Mientras en una estamos viendo nubes en un mundo a 1.120 años luz de distancia, en otra se trata de un cuarteto de galaxias unidas por la gravedad, pero condenadas a estrellarse las unas contra las otras”. Nos cuenta que, en otros casos, “estamos viendo nubes en un mundo a 1.120 años luz de distancia” o cuando se habla del Quinteto de Stephan, nos aclara que se observan “violentas colisiones que producen impresionantes colas y látigos que brillan con la luz azul emitida por el gas ionizado, apenas nos permite imaginar una danza que se prolonga más allá de las escalas de tiempo que puede imaginar nuestra especie sin la ayuda de poderosos computadores”. Y sobre la que han llamado Carina, que para muchos, también para él, es la más “hermosa y conmovedora”, nos detalla: “La nube ha sido esculpida por la luz ultravioleta de cientos de estrellas jóvenes que empujan y erosionan el gas, cuya pared exterior se disuelve lentamente y se pierde en el espacio, pero cuyo interior protege a miles de estrellas en formación. No es más que una nube, como las que todos los días aparecen en el firmamento y se disuelven en jirones que desaparecen, pero esta engendra miles de soles, miles de mundos, miles de posibilidades”.

El equipo de Ciencia de El Espectador nos seguirá contando sobre las imágenes que publique la NASA, acompañadas, por supuesto, de una explicación para que todos podamos entender estas impresionantes revelaciones. Seguramente ahora sí será posible encontrar respuestas a muchas de las preguntas que se han hechos durante décadas centros de estudio e investigación, como aquellas sobre la formación de estrellas y galaxias.

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