«Esta mañana, gente de todo el planeta va a ver las imágenes captadas por este telescopio, y cada imagen es un nuevo descubrimiento», aseguró este martes el administrador de la NASA, Bill Nelson. Y agregó: «Cada una de ellas dará a la humanidad una visión del universo que nunca antes hemos visto».
A continuación, las primeras cuatro imágenes del Telescopio James Webb, y qué significa cada una:
La tórrida atmósfera de un planeta lejano en detalle
El telescopio espacial James Webb de la NASA captó la señal inconfundible del agua, junto con evidencia de nubes y bruma, en la atmósfera que rodea WASP-96b, un planeta gigante gaseoso, caliente e inflado, que orbita alrededor de una estrella distante parecida al Sol. La observación, que revela la presencia de moléculas de gas específicas, con base en pequeñas disminuciones en el brillo de colores de luz precisos, es la más detallada de su tipo hasta la fecha, demostrando la capacidad sin precedentes de Webb de analizar atmósferas a cientos de años luz de distancia. Si bien el telescopio espacial Hubble analizó numerosas atmósferas de exoplanetas en las últimas dos décadas, capturando la primera detección clara de agua en 2013, la observación inmediata y más detallada de Webb marca un gigante paso adelante en la búsqueda para caracterizar planetas potencialmente habitables más allá de la Tierra.
WASP-96 b es uno de los más de 5.000 exoplanetas confirmados en la Vía Láctea. Ubicado a unos 1.150 años luz de distancia en la constelación del Fénix en el cielo del hemisferio sur, representa un tipo de gigante gaseoso que no tiene un análogo directo en nuestro sistema solar. Con una masa inferior a la mitad de la masa de Júpiter y un diámetro 1,2 veces mayor, WASP-96 b está mucho más “inflado” que cualquiera de los planeta que orbitan alrededor de nuestro Sol. Y con una temperatura superior a 538 °C (1.000 °F), es significativamente más caliente. WASP-96 b tiene una órbita extremadamente cercana a su estrella similar al Sol, apenas a un noveno de la distancia entre Mercurio y el Sol, y completa un circuito cada tres días y medio, en días terrestres.
La combinación de su gran tamaño, período orbital corto, atmósfera esponjada y ausencia de luz contaminante de los objetos cercanos en el cielo hacen que WASP-96 b sea un objetivo ideal para hacer observaciones atmosféricas.
El 21 de junio, el Generador de imágenes del infrarrojo cercano y espectrógrafo sin rendija (NIRISS, por sus siglas en inglés) midió la luz del sistema WASP-96 durante 6,4 horas mientras el planeta pasaba por delante de la estrella. El resultado es una curva de luz que muestra la atenuación general de la luz de las estrellas durante su tránsito, y un espectro de transmisión que revela el cambio en el brillo de las longitudes de onda individuales de luz infrarroja entre 0,6 y 2,8 micras.
Si bien la curva de luz confirma las propiedades del planeta que ya se habían determinado a partir de otras observaciones —la existencia, el tamaño y la órbita del planeta—, el espectro de transmisión pone al descubierto detalles de la atmósfera que antes habían estado ocultos: la inequívoca señal del agua, indicaciones de bruma y la evidencia de nubes que se pensaba que no existían según observaciones anteriores.
Los precipicios cósmicos y paisajes resplandecientes de nacimiento estelar
Este paisaje de “montañas” y “valles” salpicados de estrellas brillantes es en realidad el borde de una región cercana y joven donde se forman estrellas, llamada NGC 3324, en la nebulosa de Carina. Esta imagen, capturada en luz infrarroja por el nuevo telescopio espacial James Webb de la NASA, revela por primera vez regiones de nacimiento estelar que antes habían sido invisibles.
Llamados los precipicios cósmicos, la imagen aparentemente tridimensional de Webb luce como montañas escarpadas en una noche iluminada por la Luna. En realidad, es el borde de la cavidad gaseosa gigante que está dentro de NGC 3324, y los “picos” más altos en esta imagen tienen una altura aproximada de 58 años luz. La zona cavernosa ha sido tallada en la nebulosa por la intensa radiación ultravioleta y los vientos estelares de estrellas jóvenes extremadamente grandes y calientes, ubicadas en el centro de la burbuja, sobre el área que se muestra en esta imagen.
La abrasadora radiación ultravioleta de las estrellas jóvenes está esculpiendo la pared de la nebulosa, erosionándola lentamente. Dramáticos pilares se elevan sobre la pared brillante de gas, resistiendo esta radiación. El “vapor” que parece emerger de las “montañas” celestiales es en realidad gas ionizado caliente y polvo caliente que brotan de la nebulosa debido a la implacable radiación.
Webb pone al descubierto viveros estelares y estrellas individuales nacientes que están completamente ocultos en fotografías en luz visible. Debido a la sensibilidad de Webb a la luz infrarroja, el telescopio puede mirar a través del polvo cósmico para ver estos objetos. Chorros protoestelares, que emergen con claridad en esta imagen, salen disparados de algunas de estas estrellas jóvenes. Las fuentes más jóvenes aparecen como puntos rojos en la región oscura y polvorienta de la nube. Los objetos en las fases más tempranas y rápidas de la formación estelar son difíciles de capturar, pero la extrema sensibilidad, la resolución espacial y la capacidad para generar imágenes de Webb le permiten documentar estos elusivos eventos.
Estas observaciones de NGC 3324 ofrecerán más información sobre el proceso de formación de las estrellas. El nacimiento de las estrellas se propaga con el tiempo, desencadenado por la expansión de la cavidad erosionada. A medida que el borde brillante e ionizado se desplaza hacia la nebulosa, es empujado lentamente hacia el gas y el polvo. Si el borde encuentra algún material inestable, la creciente presión desencadenará el colapso del material y formará nuevas estrellas.
La evolución de las galaxias y los agujeros negros
El quinteto de Stephan, una agrupación visual de cinco galaxias, es sobre todo conocido por aparecer de manera destacada en la película clásica navideña “It’s A Wonderful Life” (titulada en español “¡Qué bello es vivir!”). Hoy en día, el telescopio espacial James Webb de la NASA muestra el quinteto de Stephan 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. Contiene más de 150 millones de píxeles y está construida con casi 1.000 archivos de imágenes individuales. La información de Webb proporciona nuevos conocimientos sobre cómo las interacciones galácticas pueden haber impulsado la evolución de las galaxias en el universo primitivo.
Con su poderosa visión infrarroja y una resolución espacial extremadamente alta, Webb muestra detalles nunca antes vistos en este grupo de galaxias. Cúmulos brillantes de millones de estrellas jóvenes y regiones de brotes estelares donde nacen estrellas frescas adornan la imagen. Amplias colas de gas, polvo y estrellas son atraídas desde varias de las galaxias debido a las interacciones gravitacionales. De manera más dramática, Webb captura enormes ondas de choque cuando una de las galaxias, NGC 7318B, atraviesa el cúmulo.
Juntas, las cinco galaxias del quinteto de Stephan también se conocen como el Grupo Compacto de Hickson 92 (HCG 92, por sus siglas en inglés). Aunque son llamadas un “quinteto”, solo cuatro de las galaxias están realmente cerca entre sí y atrapadas en una danza cósmica. La quinta galaxia que está más a la izquierda, llamada NGC 7320, está en primer plano en comparación con las otras cuatro. NGC 7320 reside a 40 millones de años luz de distancia de la Tierra, mientras que las otras cuatro galaxias (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B y NGC 7319) se encuentran a unos 290 millones de años de distancia. Esto sigue siendo bastante cerca en términos cósmicos, en comparación con galaxias más lejanas a miles de millones de años luz. Estudiar galaxias relativamente cercanas como estas ayuda a la comunidad científica a comprender mejor las estructuras que se ven en un universo mucho más distante.
Esta proximidad les ofrece a los astrónomos un asiento de primera fila para presenciar la fusión y la interacción entre las galaxias, que son tan cruciales para toda la evolución de las galaxias. Rara vez los científicos ven con tanto detalles la manera como las galaxias que interactúan entre sí desencadenan la formación de estrellas y cómo se altera el gas en estas galaxias. El quinteto de Stephan es un “laboratorio” fantástico para estudiar estos procesos fundamentales para todas las galaxias.
Grupos compactos como este pudieron haber sido más comunes en el universo primitivo, cuando el material sobrecalentado que caía en ellos pudo haber alimentado agujeros negros muy energéticos llamados cuásares. Incluso en la actualidad, la galaxia superior en este grupo, NGC 7319, alberga un núcleo galáctico activo: un agujero negro súper masivo con una masa 24 millones de veces mayor que la del Sol. El agujero está atrayendo materia de forma activa y emite una energía luminosa equivalente a 40.000 millones de soles.
El espectáculo final de una estrella agonizante
Algunas estrellas se reservan lo mejor para el final.
La estrella más tenue en el centro de esta escena ha estado emitiendo anillos de gas y polvo en todas direcciones durante miles de años. El telescopio espacial James Webb de la NASA ha revelado por primera vez que esta estrella está cubierta de polvo.
Dos cámaras a bordo de Webb capturaron la más reciente imagen de esta nebulosa planetaria, catalogada como NGC 3132 y conocida informalmente como la Nebulosa del Anillo del Sur. Esta nebulosa está a unos 2.500 años luz de distancia.
Webb permitirá a la comunidad astronómica profundizar en muchos otros detalles específicos acerca de nebulosas planetarias como esta, formadas por nubes de gas y polvo expulsado por estrellas agonizantes. Comprender qué moléculas están presentes, y dónde se encuentran a lo largo de las capas de gas y polvo, ayudará a los investigadores a refinar su conocimiento de estos objetos.
Esta observación muestra a la Nebulosa del Anillo del Sur en una vista casi frontal, pero si pudiéramos rotarla para verla de perfil, su forma tridimensional se vería más claramente como dos cuencos unidos por su base, apartándose el uno del otro con un gran agujero en el centro.
Dos estrellas, que están unidas en una estrecha órbita, dan forma al paisaje local. Las imágenes infrarrojas de Webb presentan nuevos detalles de este complejo sistema. Las estrellas, y sus capas de luz, son prominentes en la imagen de la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam, por sus siglas en inglés) de la izquierda, mientras que la imagen del instrumento de infrarrojo medio (MIRI, por sus siglas en inglés) de la derecha muestra por primera vez que la segunda estrella está rodeada de polvo. La estrella más brillante se encuentra en una etapa anterior de su evolución estelar y es probable que en el futuro expulse su propia nebulosa planetaria.
Mientras tanto, la estrella más brillante influye en la apariencia de la nebulosa. A medida que el par de estrellas continúa orbitándose entre sí, “baten” el gas y el polvo, produciendo patrones asimétricos.
Cada capa representa un episodio en el que la estrella más tenue perdió parte de su masa. Las capas más anchas de gas situadas hacia las áreas exteriores de la imagen fueron expulsadas antes. Las más cercanas a la estrella son las más recientes. Rastrear estas emisiones permite a los investigadores observar la historia de este sistema.
Las observaciones hechas con NIRCam también revelan rayos de luz extremadamente finos alrededor de la nebulosa planetaria. La luz de las estrellas centrales brota a raudales donde hay agujeros en el gas y el polvo, de modo parecido a la luz solar que escapa a través de los huecos de una nube.
Dado que las nebulosas planetarias existen durante decenas o miles de años, observar la nebulosa es como mirar una película en cámara extremadamente lenta. Cada capa expulsada por la estrella les da a los investigadores la capacidad de medir con precisión el gas y el polvo que están presentes dentro de ella.
A medida que la estrella libera capas de material, se forman moléculas y polvo dentro de estas capas, cambiando el paisaje incluso mientras la estrella continúa desprendiendo material. Este polvo eventualmente enriquecerá las áreas a su alrededor, expandiéndose en lo que se conoce como el medio interestelar. Y dado que tiene una vida muy larga, el polvo puede terminar viajando a través del espacio durante miles de millones de años y convertirse en una nueva estrella o un nuevo planeta.
En unos de miles de años, estas delicadas capas de gas y polvo se disiparán en el espacio que las rodea.
*Artículo elaborado con información oficial de la NASA.
