James Webb supera las expectativas en la búsqueda de galaxias tempranas
El Telescopio Espacial James Webb sigue demostrando sus increíbles capacidades para observar mucho más lejos y atrasé en el tiempo que cualquier otro observatorio. Desde su planeación su buscaba construir un dispositivo que permitiera ver poco después de los primeros instantes del universo, aprovechando la detección de longitudes de onda en el infrarrojo cercano y medio. Tras su puesta en órbita y entrada en servicio, ha logrado superar las expectativas al encontrar galaxias poco después del Big Bang.
Historia del universo
Nuestro modelo más completo en la actualidad es todo lo que se refiere al Big Bang, gracias a diferentes predicciones teóricas y observaciones experimentales que le han dado un gran respaldo en la comunidad científica. Este nos dice que todo el universo habría surgido de un punto infinitamente denso y pequeño que se expandiría a escalas cósmicas en cuestión de fracciones de segundo.
Durante los primeros momentos había una gran densidad y temperatura que evitaba a la materia ordenarse en partículas y moléculas complejas, resultando en una gran sopa de protones, fotones y electrones libres. Con el tiempo el universo se fue enfriando, dando paso al hidrógeno y al flujo de la luz, posteriormente aglomerándose en grandes cúmulos de gas.
Las primeras estructuras del universo fueron forjadas a partir de únicamente hidrógeno y helio. Actualmente, se desea poder comprender cuáles fueron los procesos y fenómenos que permitieron a las galaxias formarse, así como escala temporal en la cual pudieron ocurrir. Las más recientes observaciones de James Webb han ofrecido nuevas oportunidades de pulir, mejorar y completar los modelos de evolución galáctica.
Corrimiento al rojo cosmológicos
La expansión inicial del universo se daba a una tasa mayor a la velocidad de la luz, llevando a galaxias a alejarse entre sí a enormes distancias, para luego sufrir una gran desaceleración hasta estar cerca de estabilizarse. Hoy en día este valor sigue incrementando de forma continua. Esto fue descubierto por el astrónomo Edwin Hubble, quien al observar galaxias distantes encontró una tendencia a un corrimiento hacia longitudes de onda en el infrarrojo, lo cual relacionó con un aumento en las distancias que las separa causado por algo diferente al propio movimiento relativo.
Posteriormente, con la publicación de la relatividad general de Albert Einstein, se encontró que efectivamente el universo debía tener un comportamiento de expansión global para poder ser estable y explicar los fenómenos que observamos. Mientras el espacio entre galaxias es estirado, la longitud de onda de la luz también se ve afectada, forzándola a moverse hacia la zona de los infrarrojos.
Una forma que se usa actualmente en cosmología para conocer la distancia a las galaxias es a través de un parámetro simbolizado con la letra z que representa el corrimiento al rojo o redshift. En el caso de James Webb se buscan galaxias con un número z mayor a 10, representando aquellas que se formaron hace alrededor de 13 400 millones de años.
El telescopio espacial aprovecha el fenómeno físico de que entre más lejos esté un objeto, más hacia el infrarrojo, observaremos su luz. Empleando 18 espejos hexagonales recubiertos en oro, montados sobre estructuras movibles de Berilio, se emplean 4 instrumentos diferentes para poder hacer mediciones en esas longitudes de onda en específico.
En la búsqueda de galaxias tempranas
A través de los datos que ha capturado el Telescopio Espacial James Webb, grupos de astrónomos han buscado candidatos a galaxias del universo primitivo. Tras una revisión y nuevas observaciones, varios de ellos han sido confirmados gracias a la espectroscopia. Donde se descompone toda la luz recibida y se divide en sus diferentes longitudes de onda y se mide la intensidad relativa de cada uno. Esto permite conocer los elementos presentes y confirmar que el corrimiento al rojo sea por la lejanía o no por interacción con el polvo interestelar.
De hecho, esta fue la inspiración para el desarrollo de los instrumentos NIRCam y NIRSpec, cuyo objetivo es el de investigar las galaxias más tenues y distantes del universo. Una de sus tareas ería la de participar en el proyecto JADES; por sus siglas en inglés, que se refiere a un escrutinio avanzado del cielo en búsqueda de galaxias lejanas. En el primer ciclo de ciencia del JWST se le ha otorgado un total de 1 mes de tiempo de observación repartido a lo largo de 2 años.
La primera ronda de observaciones de JADES se enfocó en las regiones capturadas por las imágenes de campo profundo de Hubble, donde se cree hay alrededor de 100 000 galaxias, cada una a distancias diferentes y, por ende, en varias etapas de su evolución.
Al borde del universo
Brant Roberston reporta un gran entusiasmo de poder, por primera vez en la historia, haber descubierto y poder observar galaxias a tan solo 350 millones de años después del Big Bang y tener una gran seguridad de la distancia estimada. Además de encontrar en las detecciones los fenómenos que se esperaban, como es un corte en una cierta longitud de onda que está estrechamente relacionada con su número z.
De todo el estudio hay cuatro galaxias que destacan frente al resto, las cuales corresponden a las más lejanas que se han encontrado. Dos de ellas cuentan con un redshift de 13, es decir, existieron cuando el universo tenía alrededor de 330 millones de años.
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El futuro del pasado
Gracias al JW y proyectos como JADES se seguirán realizando búsquedas exhaustivas de objetivos distantes en el borde del universo visible, esto con el fin de poder descubrir las etapas tempranas del mismo y ayudarnos a comprender de mejor manera todo lo que observamos hoy en día.