Lo que nos dicen las últimas imágenes del telescopio espacial James Webb

Oscar del Barco Novillo, Universidad de Zaragoza

Tal como se predijo mucho antes de su puesta en funcionamiento, el telescopio espacial James Webb no deja de sorprendernos por su enorme potencial para adentrarse en el universo más lejano y primitivo.

En esta ocasión hemos podido disfrutar de una imagen donde se muestran diferentes profundidades en el universo: desde una estrella cercana en la Vía Láctea, pasando por las galaxias del cúmulo de Pandora (situadas a unos 4 000 millones de años luz de la Tierra). Así, hemos llegado a observar galaxias tan distantes que no eran conocidas hasta la fecha.

Esta nueva imagen panorámica está constituida por una composición de cuatro instantáneas del James Webb, y los astrónomos estiman que consta de unas 50 000 fuentes emisoras de luz infrarroja.

Sin embargo, antes de analizar en detalle esta nueva imagen del cielo profundo, veamos en qué consiste un cúmulo galáctico como el de Pandora.

Miles de galaxias unidas por su atracción gravitatoria

La fuerza gravitatoria se encarga de mantener agrupadas estas galaxias, que pueden oscilar en número entre unas decenas (pequeños grupos) hasta miles (como es el caso de los cúmulos).

Los grandes cúmulos galácticos y los supercúmulos presentan a menudo una fuerte emisión de rayos X debida al calentamiento del gas intergaláctico a millones de grados de temperatura. Cabe mencionar que nuestra Vía Láctea pertenece al Grupo Local de galaxias, el cual está situado en las afueras del Supercúmulo de Virgo.

A modo de ejemplo, la imagen inferior corresponde al cúmulo galáctico IDCS 1426, una de las agrupaciones más masivas detectadas en el universo primitivo. Situado a 10 000 millones de años luz de la Tierra, su masa es equivalente a 500 billones de soles.

Cuando estos cúmulos se interponen en el camino de la luz proveniente de un objeto más lejano, esta se curva y produce el fenómeno de lente gravitacional, una de las claves para observar con éxito las galaxias más tempranas.

Una lupa que magnifica los objetos más distantes

Se trata de un efecto ya predicho por la teoría general de la relatividad de Einstein. El fenómeno equivalente en óptica consistiría en la deformación de la imagen de un objeto cuando miramos a través de una lente.

La siguiente animación explica este efecto en detalle. Un objeto muy masivo (por ejemplo, un agujero negro) se mueve de izquierda a derecha en la figura, delante de un fondo formado por una agrupación galáctica.

La luz procedente de estas galaxias sufre el efecto de lente gravitacional cuando pasa cerca del agujero negro y la imagen que observamos se percibe distorsionada y amplificada.

Incluso el telescopio James Webb no hubiera sido capaz de detectar las galaxias más lejanas sin contar con esta ayuda en forma de lente gravitacional.

Las nuevas imágenes del cúmulo de Pandora (y más allá)

Algunos detalles de esta nueva instantánea del James Webb (de entre los muchos aún por descubrir y que son objeto de estudio en la actualidad) serían los siguientes:

En un primer plano observamos una estrella cercana a nuestra propia galaxia con la típica forma estrellada de 8 puntas del James Webb.

La razón de esta forma tan peculiar se debe a la difracción producida tanto por el espejo primario hexagonal del telescopio como por los soportes del espejo secundario.

Las fuentes brillantes de color blanco (rodeadas de un resplandor nebuloso) corresponden a las galaxias que forman parte del cúmulo de Pandora (Abell 2744).

Aunque pueda parecer sorprendente, las galaxias de este cúmulo contribuyen con menos del 5 % a su masa: el gas caliente (que emite en forma de rayos X) aporta un 20 % del total, dejando el 75 % restante a la distribución de materia oscura.

Por otro lado, ampliando el detalle de este impresionante mosaico, podemos observar galaxias que no habían sido detectadas en estudios anteriores (llevados a cabo, por ejemplo, mediante el telescopio espacial Hubble).

En particular, la imagen inferior muestra una galaxia espiral rojiza encontrada por el James Webb. Se trata de una galaxia que todavía mantiene la estructura de brazos espirales (conteniendo grandes cantidades de polvo estelar), pero abundante en estrellas viejas con un marcado tono rojizo.

¿Un nuevo agujero negro supermasivo?

Es difícil percatarse de este detalle, pero la presencia de este pequeño punto rojo tan distante (sin sufrir apenas distorsión por lente gravitacional) no ha pasado inadvertida por los astrónomos que analizan estas nuevas imágenes.

¿Qué tipo de objeto astronómico sería capaz de no inmutarse, a pesar del gran efecto magnificador de la lente gravitacional del cúmulo galáctico?

Aunque se trata aún de estudios muy preliminares, una posible explicación sería la emisión de gases calentados a enormes temperaturas que orbitan un agujero negro supermasivo.

De lo que podemos estar completamente seguros es de la capacidad del telescopio espacial James Webb para seguir obteniendo imágenes asombrosas del cielo profundo: continuaremos descubriendo y admirando el universo más inexplorado y lejano.

Oscar del Barco Novillo, Profesor Ayudante Doctor. Departamento de Física Aplicada., Universidad de Zaragoza

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.