Cómo el telescopio espacial James Webb nos permite ver las primeras galaxias del universo

Ha sido una semana emocionante con el lanzamiento de impresionantes fotos de nuestro Universo del Telescopio Espacial James Webb (JWST). Imágenes como la siguiente nos permiten ver galaxias distantes y tenues tal como eran hace más de 13 mil millones de años.

Es el momento perfecto para dar un paso atrás y apreciar nuestro boleto principal a las profundidades del universo y cómo estas imágenes nos permiten ver el pasado.

Estas imágenes también plantean algunos puntos interesantes sobre cómo la expansión del universo contribuye a la forma en que calculamos las distancias a nivel cosmológico.

Viaje en el tiempo moderno

Un vistazo al pasado puede parecer un concepto extraño, pero es lo que hacen los exploradores espaciales todos los días.

Nuestro universo está sujeto a las reglas de la física, siendo una de las «reglas» más conocidas la velocidad de la luz. Y cuando decimos «luz», nos referimos a todas las longitudes de onda del espectro electromagnético, viajando a unos 300.000 kilómetros por segundo.

La luz viaja tan rápido que aparece instantáneamente en nuestra vida cotidiana. Incluso a estas velocidades vertiginosas, todavía lleva un tiempo viajar a cualquier parte del cosmos.

Cuando miras la luna, la ves como era hace 1,3 segundos. Es solo un pequeño recuerdo del pasado, pero sigue siendo el pasado. Lo mismo ocurre con la luz solar, excepto que los fotones (partículas de luz) emitidas desde la superficie del sol viajan poco más de ocho minutos antes de llegar finalmente a la Tierra.

Nuestra galaxia, la Vía Láctea, se extiende por más de 100.000 años luz. Y las hermosas estrellas recién nacidas que se ven en la imagen JWST de la Nebulosa Carina están a 7500 años luz de distancia. En otras palabras, esta nebulosa representada es de unos 2.000 años antes de que se inventara la primera escritura en la antigua Mesopotamia.

Cada vez que apartamos la vista de la Tierra, miramos hacia atrás en el tiempo para ver cómo solían ser las cosas. Es un superpoder para los astrónomos porque podemos usar la luz observada a lo largo del tiempo para tratar de desentrañar el misterio de nuestro universo.

Lo que hace que JWST sea espectacular

Los telescopios espaciales nos permiten ver áreas específicas de luz que no pueden atravesar la densa atmósfera de la Tierra. El telescopio espacial Hubble fue diseñado y optimizado para utilizar las porciones ultravioleta (UV) y visible del espectro electromagnético.

JWST está diseñado para utilizar un amplio espectro de luz infrarroja. Y esa es una de las principales razones por las que el JWST puede ver más lejos que el Hubble.

Las galaxias emiten una variedad de longitudes de onda en el espectro electromagnético, desde rayos gamma hasta ondas de radio y todo lo demás. Todo esto nos da información importante sobre las diferentes físicas que tienen lugar en una galaxia.

Cuando las galaxias están cerca de nosotros, su luz no ha cambiado mucho desde que se emitieron, y podemos examinar una amplia gama de estas longitudes de onda para comprender qué sucede dentro de ellas.

Pero cuando las galaxias están extremadamente distantes, ya no tenemos ese lujo. La luz de galaxias más distantes, tal como la vemos ahora, se ha estirado a longitudes de onda más largas y rojas debido a la expansión del universo.

Esto significa que parte de la luz que habría sido visible para nuestros ojos cuando se emitió por primera vez ha perdido energía a medida que el universo se expande. Ahora está en una región completamente diferente del espectro electromagnético. Es un fenómeno llamado «desplazamiento al rojo cosmológico», y ahí es donde realmente brilla el JWST. El amplio rango de longitudes de onda infrarrojas que el JWST puede detectar le permite ver galaxias que el Hubble nunca ha podido ver. Combine esa capacidad con el espejo gigante del JWST y la excelente resolución de píxeles, y tendrá la máquina del tiempo más poderosa del universo conocido.

La edad de la luz no es lo mismo que la distancia.

Con el JWST, podremos capturar galaxias extremadamente distantes tal como aparecieron solo 100 millones de años después del Big Bang, que ocurrió hace unos 13.800 millones de años.

Así, podremos ver la luz de hace 13.700 millones de años. Sin embargo, lo que dañará tu cerebro es que estas galaxias no están a 13.700 millones de años luz de distancia. La distancia real a estas galaxias hoy sería de unos 46 mil millones de años luz.

Esta discrepancia se debe a la expansión del universo y dificulta el trabajo a gran escala.

El universo se está expandiendo debido a lo que se llama «energía oscura». Se cree que es una constante universal, que actúa por igual en todas las regiones del espacio-tiempo (el tejido de nuestro universo).

Y cuanto más se expande el universo, mayor es el efecto de la energía oscura en su expansión. Entonces, mientras que el universo tiene 13.800 millones de años, en realidad tiene unos 93.000 millones de años luz.

No podemos ver los efectos de la energía oscura a escala galáctica (en la Vía Láctea), pero podemos verlos a distancias cosmológicas mucho mayores.

Siéntate y disfruta

Vivimos en una era extraordinaria de la tecnología. Hace apenas 100 años, no sabíamos que había galaxias fuera de la nuestra. Ahora, estimamos que hay billones de ellos, y tenemos muchas opciones.

En un futuro cercano, JWST nos llevará en un viaje a través del espacio y el tiempo cada semana. Puede mantenerse al día con las últimas noticias a medida que la NASA las publica .