Los 10 descubrimientos científicos más asombrosos del James Webb en 2023

El más bonito regalo de Navidad llegó para los astrónomos y fanáticos hace dos años, cuando la mañana del 25 de diciembre de 2021 fue lanzado el Telescopio Espacial James Webb (JWST), el regalo más grande y preciso del mundo en estos aparatos que sirven para escudriñar las primeras estrellas y galaxias del universo, observar agujeros negros, exoplanetas y millones de objetos del fascinante cosmos.

Este 2023 este avanzado telescopio espacial cumplió un año operativo en el espacio, ofreciendo imágenes impresionantes y científicamente valiosas del universo. Aquí repasamos los descubrimientos, los avances científicos y las fotografías más destacadas del mayor instrumento de observación de la NASA.

Los astrónomos siempre pensaron respecto a las teorías de la evolución de las galaxias que estos conjuntos masivos estelares al comienzo del universo eran muy jóvenes como para tener estructuras complejas, como brazos o anillos espirales. Incluso pensaban que estas estructuras comenzaron a aparecer unos 6 mil millones de años después del Big Bang. Pero este año, el JWST descubrió que galaxias con formas tan delicadas podrían haber existido ya 3.700 millones de años después del Big Bang.

“Basándonos en nuestros resultados, los astrónomos deben repensar nuestra comprensión de la formación de las primeras galaxias y cómo se produjo la evolución de las galaxias durante los últimos 10 mil millones de años”, dijo el coautor del estudio Christopher Conselice, profesor de astronomía en la Universidad de Manchester en el Reino Unido.

Leonardo Ferreira, de la Universidad de Victoria, autor principal del estudio, ha rendido homenaje al papel del JWST en el cambio de nuestra comprensión del desarrollo galáctico, al afirmar: “El hecho de que este telescopio encuentre tantas galaxias de disco es otra señal del poder de este instrumento, y que ha ayudado a corregir ideas que dábamos por correctas”. “Ahora sabemos que las estructuras se forman antes en el universo, con mucha mayor antelación de lo que nadie había anticipado”, concluyó.

Como si fuera un escáner super poderoso, el James Webb está enfocando los planetas de nuestro propio vecindario cósmico, brindándonos información clave sobre los desarrollos de varios mundos lejanos y poco visitados por instrumentos del hombre.

Aunque el propósito del JWST es ver algunas de las primeras estrellas y galaxias del universo, su nueva mirada a nuestro propio sistema solar ha sido impresionante. En octubre reveló una corriente en chorro de alta velocidad en Júpiter, nunca antes vista a pesar de tener más de 4.800 kilómetros de ancho y viajar a aproximadamente 515 km/h.

Una corriente de chorro atmosférica, o jet stream, es un fenómeno climático que se caracteriza por la presencia de fuertes vientos concentrados en una banda angosta y larga en la atmósfera de un planeta. Estas corrientes son un producto del encuentro entre masas de aire de diferentes temperaturas.

El observatorio espacial también ofreció una nueva mirada a Saturno, que captura el delicado sistema de anillos del gigante gaseoso y tres de sus 146 lunas conocidas. Y en junio, el JWST identificó por primera vez dióxido de carbono en los océanos líquidos salados de Europa, la luna helada de Júpiter.

El gigante gaseoso es inquietantemente oscuro cuando se ve a través de los ojos infrarrojos del JWST, porque en esta longitud de onda, “el gas metano absorbe casi toda la luz solar que incide sobre la atmósfera”, según la NASA.

El poderoso observatorio también capturó en diciembre una impresionante imagen de Urano, 9 de sus 27 lunas más brillantes y 11 de sus 13 anillos conocidos.

El poderoso telescopio espacial James Webb de la NASA, ubicado a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra logró observar una antigua galaxia, muy difícil de enfocar por telescopios terrestres, que aparece y desaparece de su vista.

Se trata de la galaxia AzTECC71, nacida sólo 900 millones de años después del Big Bang, cuando el universo estaba girando sobre sus primeras estrellas, eones absolutos y miles de millones antes de que naciera nuestro Sistema Solar.

“El hecho de que incluso algo tan extremo sea apenas visible en las imágenes más sensibles de nuestro telescopio más nuevo es muy emocionante para mí. Esto potencialmente nos está diciendo que hay toda una población de galaxias que se han estado escondiendo de nosotros”, precisó el astrónomo Jed McKinney, de la Universidad de Texas, autor del estudio científico publicado con las novedades en Astrophysical Journal.

A 120 años luz de la Tierra, en la constelación de Leo, existe un exoplaneta llamado K2-18 b que orbita la fría estrella enana roja K2-18 en su zona habitable. Si bien este mundo fue descubierto en 2019, las observaciones del James Webb han aportado más información sobre su posible habitabilidad.

K2-18 b, que tiene dimensiones intermedias entre la Tierra y Neptuno. Y en su atmósfera posee moléculas portadoras de carbono, como metano y dióxido de carbono. A esto se suma la detección, aunque aún no confirmada, de una molécula llamada dimetil sulfuro (DMS). En nuestro planeta, la principal fuente de DMS es el fitoplancton marino, lo que podría sugerir, de confirmarse, la presencia de formas de vida semejantes a las terrestres.

Los próximos pasos involucrarán más observaciones con el telescopio James Webb para obtener datos precisos sobre el exoplaneta. En ese tono, Nikku Madhusudhan, astrónomo de la Universidad de Cambridge afirmó: “Nuestro objetivo final es la identificación de vida en un exoplaneta habitable, lo que transformaría nuestra comprensión de nuestro lugar en el Universo”.

En agosto el JWST observó una pequeña mancha de la fotografía, con 13.400 millones de años a sus espaldas, que se trataba de una de las primeras galaxias del Universo, la más antigua jamás observada por la humanidad. Y es 70 millones de años más joven que el sistema estelar más antiguo conocido, el JADES-GS-z13-0.

Los científicos la han apodado como Galaxia de Maisie y toma su nombre en honor a la hija de Steven Finkelstein, profesor de astronomía de la Universidad de Texas e investigador principal del estudio en el Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS).

Inicialmente, el equipo del CEERS determinó que la formación de la Galaxia de Maisie fue unos 366 millones de años después del Big Bang porque, para determinar su edad, midieron la luz en las imágenes a través de diferentes filtros de frecuencia (fotometría).

Pero más adelante lo expertos hicieron un análisis con el instrumento espectroscópico del Webb, que ha fechado su origen en aproximadamente 390 millones de años después del Big Bang.

Para calcular la distancia de la galaxia con respecto a la Tierra, los investigadores se fijaron en la luz roja que emitía, ya que el corrimiento al rojo urge cuando la longitud de onda de la luz se estira. Cuando un objeto celeste se aleja rápidamente de nuestro planeta, la luz debe recorrer una distancia mayor y esto provoca que la longitud de onda de la luz se alargue, provocando un desplazamiento hacia el extremo rojo del espectro.

Los astrónomos han sospechado durante mucho tiempo que los agujeros negros más pequeños deben haberse formado en los primeros días del universo, pero las observaciones del JWST son las primeras en verlos con tanto detalle.

Existe una galaxia que alberga el antiguo agujero negro, CEERS 1019, que se formó bastante temprano en la historia del universo, solo 570 millones de años después del Big Bang.

El agujero negro supermasivo activo en el centro de CEERS 1019 es inusual no solo por su edad y distancia, sino también porque pesa solo 9 millones de masas solares, lo que significa que es 9 millones de veces más pesado que nuestro Sol. Por lo general, la mayoría de los agujeros negros supermasivos en el universo primitivo pesan más de 1000 millones de masas solares, lo que los hace más brillantes y fáciles de detectar.

“Webb es el primer observatorio que puede capturarlos con tanta claridad. Ahora pensamos que los agujeros negros de menor masa podrían estar por todas partes, esperando ser descubiertos”, aseguró el astrónomo Dale Kocevski de Colby College en Waterville, que investigó este asombroso objeto espacial.

Un equipo internacional de astrónomos ha detectado en junio moléculas orgánicas complejas una galaxia primordial (de las primeras que se conocen) gracias al uso del telescopio espacial James Webb de la NASA. Se trata de marañas de enormes complejos orgánicos que están a la deriva a través de una galaxia lejana, ubicada a 12.000 millones de años luz de la Tierra o 3.800 millones de parsecs.

El descubrimiento de las moléculas, que son familiares en la Tierra en forma de humo, hollín y smog, demuestra el poder de Webb para ayudar a comprender la química compleja que va de la mano con el nacimiento de nuevas estrellas, incluso en los períodos más tempranos del universo. Al menos para las galaxias, los nuevos hallazgos arrojan dudas sobre el viejo adagio que dice ‘donde hay humo, hay fuego’.

La galaxia, conocida como SPT0418-47, se encuentra detrás de otra galaxia más cercana. La gravedad de la galaxia intermedia dobla y distorsiona la luz de SPT0418-47, haciéndola unas 30 veces más brillante de lo que parecería, un efecto llamado lente gravitacional.

El ojo compuesto dorado del observatorio espacial más poderoso jamás construido ha brindado una nueva visión de una estrella que se vio explotar hace apenas 36 años. Fue el 23 de febrero de 1987, cuando SN 1987A emitió un brillo máximo que ha sido estudiado año tras año por la comunidad astronómica.

Pero el James Webb también ha querido tener la oportunidad de hacerlo, mediante su poderosa vista infrarroja, lo que ha revelado estructuras nunca antes vistas en la creciente nube de entrañas estelares explotadas.

“La imagen revela una estructura central como el ojo de una cerradura, con un centro lleno de grumosos gases y polvo expulsados por la explosión de la supernova. El polvo es tan denso que ni siquiera la luz del infrarrojo cercano que detecta Webb puede penetrarlo, lo que forma el oscuro agujero en el ojo de la cerradura”, explicó la NASA. La evidencia sugiere que oculta los restos de la estrella que explotó, ahora un tipo de estrella de neutrones conocida como púlsar.

Nuevas observaciones con el telescopio espacial James Webb publicadas en septiembre han permitido confirmar la precisión de la tasa de expansión del universo medida por su antecesor, el Hubble.

El ritmo al que se expande el universo, conocido como constante de Hubble, es uno de los parámetros fundamentales para comprender la evolución y el destino final del cosmos. Pero en este momento, las estimaciones de los modelos para la constante de Hubble no concuerdan con los valores basados en observaciones telescópicas.

Este año, el JWST observó una clase de estrellas conocidas como variables Cefeidas, que suelen ser estrellas gigantescas unas 100.000 veces más brillantes que el Sol y la fuente más fiable para medir distancias cósmicas (y, por tanto, para desentrañar la tasa de expansión del universo). Pero en lugar de resolver el debate, los datos del JWST sólo profundizaron las ideas en curso sobre la constante de Hubble.

“No me importa cuál resulte ser el valor de la constante de Hubble. Quiero entender por qué nuestras mejores herramientas, nuestras herramientas estándar de oro, no concuerdan entre sí”, afirmó Adam Riess, astrónomo de la Universidad Johns Hopkins y premio Nobel de Física en 2011.

Agua por todas partes. No en gotas, sino como vapor. Los científicos que trabajan con el telescopio espacial James Webb de la NASA para revolucionar el campo astronómico internacional, ahora han descubierto este vital elemento: discos de los que nacen futuros planetas.

Usando el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) en el telescopio espacial James Webb de la NASA, los científicos descubrieron agua cerca del centro del disco de gas y polvo que forma planetas que rodea a PDS 70, en forma de vapor caliente a una temperatura de aproximadamente 330 grados C. “Nuestro resultado muestra que el agua está presente en el disco interno de este sistema icónico donde se pueden estar reuniendo planetas similares a la Tierra”, dijo Giulia Perotti, astrofísica del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania.

En el estudio publicado en Nature, los investigadores se centraron en la joven estrella PDS 70, ubicada a unos 370 años luz de la Tierra y en la que en su cercanía se están formando dichos planetas.