El malagueño en el James Webb: "Esta imagen marca el inicio de una nueva era en la observación astronómica"

Joe Biden, presidente de Estados Unidos, hizo pública esta semana la primera imagen del telescopio James Webb de la NASA. Gracias al proyecto, fruto de la colaboración entre la institución estadounidense, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense, se ha podido tomar la instantánea más lejana y precisa que se haya obtenido nunca del universo profundo en el espectro infrarrojo.

"Esta imagen marca el inicio de una nueva era en la observación astronómica. Las expectativas se han rebasado. Estamos a punto de entrar en una revolución en la astronomía infrarroja", asegura Pablo Arrabal, astrofísico malagueño en el proyecto de calado internacional, durante una entrevista desde Tucson (Arizona) donde trabaja a destajo para la Fundación Nacional de Ciencia estadounidense.

El científico, natural de El Palo, lidera una de las iniciativas del mayor telescopio enviado al espacio para conocer de cerca cómo se formaron las primeras galaxias. "Al ver las primeras instantáneas nos dijimos: "Todo funciona como debe y vamos a hacer con esto un montón de cosas increíbles". Estoy muy entusiasmado. Llevamos mucho tiempo preparándonos para este momento", reconoce.

Para Arrabal, "esto acaba de empezar". Hasta ahora la parte más dura se la habían llevado los ingenieros y la gente dedicada a la parte de la calibración de los distintos instrumentos del James Webb. "Ahora le toca el turno a los astrofísicos. Vamos a hacer ciencia con las imágenes", celebra mientras sostiene que el James Webb "formará parte de la historia de la astrofísica y de la humanidad como lo han hecho el telescopio espacial Hubble y la llegada a la Luna".

El cúmulo de galaxias SMACS 0723

El cúmulo de galaxias llamado SMAC 0723. Nasa

El telescopio ha tomado la imagen más lejana que se ha obtenido nunca del universo profundo en el espectro infrarrojo. En ella se ve un cúmulo de galaxias como era hace 4.600 millones de años llamado SMACS 0723. Estaría a una distancia "tradicional" de unos 5100 millones de años luz de la Tierra. "Es una imagen muy bonita. Es más bonita aún cuando sabes lo que representa", cuenta el científico entre risas ante de aclarar que el James Webb "observa en el rango infrarrojo del espectro electromagnético, no en el óptico como el Hubble".

Según Arrabal, "es más difícil conseguir una resolución buena en el infrarrojo y estas desde luego son mejores que las tomadas por el Hubble". La "espectacular e histórica" imagen es el producto de 12 horas y media de exposición con el telescopio. "El Hubble tardó semanas en conseguir lo mismo. Y con sólo 12 horas ha conseguido ver más cosas", subraya.

"El tamaño relativo es como sostener un grano de arena frente a ti a la longitud de tu brazo. Estos arcos que se ven aquí son el efecto de una lente gravitacional producida por el cúmulo de galaxias central. Tiene una gravitación tan grande que dobla el espacio tiempo alrededor de él y eso hace un efecto llamado lente gravitacional. La luz de objetos que están detrás de la lente a miles de millones de años luz se ve distorsionada por el efecto que tiene el cúmulo al doblar el espacio tiempo", explica. De ahí que veamos galaxias distorsionadas y estiradas, como si fueran de plastilina.

WASP-96 b

El James Webb ha medido la temperatura y ha detecado vapor de agua en la atmósfera de Wasp-96 b. Nasa

El James Webb ha logrado medir la temperatura y detectar agua en la atmósfera de WASP-96 b, un planeta gigante a 1.150 años luz algo más grande que Júpiter y muy caliente (está a más de 500 grados centígrados). "Es un exoplaneta orbitando una estrella del tipo Sol. Básicamente es un planeta muy grande pero muy poco denso. Tiene la masa de la mitad de Júpiter y un tamaño 1,2 veces superior. El planeta orbita muy rápido en un periodo de tres días y medio", precisa.

"El espectro es la distribución de energía en longitud de onda de un objeto. Tomas el espectro de la estrella y vas viendo cómo ese espectro varía conforme el planeta pasa en la orbita y produce un minieclipse. El efecto de la atmósfera del planeta deja una huella en el espectro de la estrella. Así que se toma el espectro cuando el planeta está separado de la estrella, y la vuelve a tomar cuando el planeta está entre la estrella y nosotros. La luz que viene de la estrella pasa por la atmósfera del planeta y deja una huella en su distribución de energía", explica.

Los científicos del Webb son capaces de medirla y ver si estos patrones se corresponden con vapor de agua en la atmósfera. De hecho, las observaciones han desvelado que en la atmósfera de este planeta gaseoso hay agua y nubes. Se trata de "una demostración de cómo de factible es que encontremos ese tipo de trazadores en exoplanetas con este telescopio de un modo sencillo".

"No esperamos que haya vida en este planeta concreto, por otras propiedades que conocemos de él. Pero a partir de ahora vamos a poder hallar si hay vapor de agua en la atmósfera. Esperemos que lo encontremos en otro tipo de planetas que sean más factibles de albergar vida. Se puede demostrar que hay condiciones para que exista la vida. No decimos que haya vida. Hay un salto importante", aclara.

La nebulosa de Carina

La nebulosa de Carina. Nasa

Esta imagen revela por primera vez regiones de nacimiento estelar que antes habían sido invisibles. Se trata de una nebulosa de formación estelar, "una sobredensidad de gas de hidrógeno y de polvo donde se están formando estrellas; una cuna de estrellas", aclara Arrabal. La ventaja del James Webb al observar este tipo de objetos en el infrarrojo es que el polvo es muy transparente. "Llegas a ver cosas que están eclipsadas en el polvo de la nebulosa. Ves a través de ese polvo", recalca.

La nebulosa de Carina está situada a 7.600 años luz de la Tierra. "Por hacerte una idea del tamaño esto es sólo un borde de la nebulosa. Estas columnas que ves aquí de polvo (en el fondo azul) tienen como unos siete años luz de longitud. La luz tarda siete años en llegar de un extremo al otro de estas columnas. Esta neblina que se ve como evaporándose es gas ionizado. Es expulsado fuera de la nebulosa por la propia radiación de las estrellas que se están formando", cuenta.

Nebulosa del Anillo del Sur

Nebulosa del Anillo del Sur. Nasa

Esta es, según el astrofísico, "especialmente bonita" al tratarse de una nebulosa planetaria. Está a 2.500 años luz de la Tierra. "Son los últimos estadios de una estrella que está muriendo ya. Este es el final que se espera que una estrella como el Sol tenga. El Sol cuando termine su vida acabará muriendo en forma de esta nebulosa y de una enana blanca en el centro", detalla.

"Cuando llegan a esa fase final de su vida llega un momento en que se convierten en una gigante roja y su atmósfera se expande enormemente. Y después de esa fase empiezan a expulsar las capas exteriores de su atmósfera. Ves diferentes capas de gas de la atmósfera de la estrella que han sido expulsadas", hace hincapié.

La calidad de imagen del Webb permitirá a los científicos hacer un análisis de la composición de cada una de las capas antiguas de su atmósfera. "Eso te da una idea de la evolución de la muerte de la estrella", subraya.

Entre los detalles curiosos, Arrabal menciona que la estrella central es un sistema binario formado por dos estrellas. "Las dos estrellas en el centro de la nebulosa. Ahora hay mayor capacidad de observar a través del polvo. Era algo que con el Hubble no era posible", insiste. También se puede observar una galaxia de canto en la parte izquierda de la imagen. "La estamos viendo perfectamente de canto por eso se ve como una línea. No se había visto nunca antes. Una galaxia de la que no teníamos ni idea", alaba.

Quinteto de Stephan

El Quinteto de Stephan. Nasa

Este enorme mosaico es la imagen más grande del Webb hasta la fecha donde se ve un grupo de galaxias, y cubre 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. "Aunque se le llama quinteto sólo cuatro de las galaxias están interaccionándose entre sí. Así dicho poéticamente es como una danza cósmica de galaxias. Dos de ellas están en proceso de fusión en una sola galaxia", explica.

En la galaxia más cercana (la situada más a la izquierda en la imagen) el James Webb es capaz de resolver algún cúmulo de estrellas o alguna estrella especialmente brillante. "Es una absoluta barbaridad que podamos resolver estrellas individuales en galaxias que no son la nuestra", reconoce el astrofísico. A partir de ahí se pueden hacer muchísimas investigaciones.

-¿Qué aplicaciones pueden tener estas imágenes?

-Las aplicaciones son infinitas. Depende de cada uno y a qué se dedique. Estas imágenes tocan todos los palos de la astrofísica: desde formación estelar, evolución y muerte de estrellas, nebulosas, exoplanetas, lentes gravitacionales y hasta el universo profundo.

A mitad de conversación, el científico paleño deja claro que estas imágenes son "combinaciones de muchas instantáneas diferentes tomadas con instrumentos distintos que luego se combinan con mapas de colores determinados para darle esta forma y que uno pueda identificar y hacerse una idea visual de cómo se ve este tipo de objetos". "Son medidas en el infrarrojo. Tú nunca verías esto si estuvieras allí. Verías su análogo en el visible. Esto es todo longitud de onda que el ser humano no puede ver", aclara. 

A Pablo le espera un año y medio de "trabajo intenso". Este jueves se hicieron públicos los datos de una parte de CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science), un proyecto internacional dirigido por el profesor Steven Finkelstein de la Universidad de Texas en Austin donde el malagueño juega un papel fundamental. 

Se trata de un cartografiado de campo profundo en una pequeña región de cielo que cuenta con multitud de datos previos de observaciones con el Telescopio Espacial Hubble. "CEERS utiliza tres de los cuatro instrumentos a bordo del JWST (NIRCam, MIRI y NIRSpec). Obtendrá datos tanto de imagen como de espectroscopía, y está especialmente enfocado al estudio de galaxias muy lejanas y su evolución a lo largo de la historia del universo", explica. 

Será utilizado por cientos de científicos en los próximos años para realizar todo tipo de estudios, entre los que cabe destacar el descubrimiento y caracterización de las galaxias más lejanas que nunca se hayan podido ver hasta ahora, tan solo unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang.