Las primeras imágenes científicas del telescopio espacial James Webb nos han dejado a todos con la boca abierta por su gran resolución. Con ellas hemos podido viajar a lugares lejanísimos del universo, ubicados a miles de millones de años luz. Hemos visto la luz de objetos que se formaron en tiempos recónditos y cercanos al Big Bang, el estallido que lo empezó todo. ¿Pero significa esto que hemos tocado fondo ya? ¿No pueden existir instrumentos capaces de llegar más lejos que el James Webb? Lo cierto es que sí que puede haberlos. De hecho, existían mucho antes de que este saliera rumbo a su destino.
Se trata de los instrumentos que estudian algo conocido como radiación de fondo de microondas. Esto engloba generalmente los radiotelescopios de ondas milimétricas y microondas, ubicados tanto en el espacio como aquí en la Tierra. En palabras de David Galadí, doctor en astrofísica y astrónomo residente en el Observatorio de Calar Alto, “ya tenemos telescopios que llegan hasta el fondo de la piscina, lo que pasa es que hay un hueco entre la radiación de fondo y hasta donde llegan los telescopios como el James Webb, y este nos ayuda a estrechar ese hueco”.
¿Pero qué es eso de la radiación de fondo? ¿Y qué tiene que ver la distancia con la antigüedad de los objetos? Para contestar a estas preguntas hay que hacer un gran viaje en el tiempo. Tan grande como la propia edad del universo.
Conceptos básicos: distancia y tiempo retrospectivo
Cuando hablamos de distancias en el espacio se suelen usar los años luz como unidad. Estos hacen referencia a la distancia que recorre la luz en una cantidad de años. Por ejemplo, si decimos que un objeto está a 20 años luz, significa que está a la distancia que recorrería la luz en 20 años. Teniendo en cuenta que la velocidad de la luz es de aproximadamente 300.000.000 m/s y que, por lo tanto, recorre 300.000.000 metros en un solo segundo, se puede calcular la distancia exacta en metros. Aunque sería una cantidad inmensa, por eso se usan otras unidades.
Existe otro concepto importante, que es el tiempo retrospectivo o, lo que es lo mismo, el tiempo que pasa la luz viajando hasta llegar a dónde estamos nosotros. Para distancias cortas, ambos conceptos son equivalentes. Pero, a medida que aumentamos estos valores, dejan de coincidir entre sí debido a la expansión del universo. David Galadí nos explica esto con un ejemplo.
“La Luna está a 1,3 segundos-luz de distancia y, además, la luz que nos llega de ella partió de allí hace 1,3 segundos. Pero para objetos más lejanos empieza a contar la expansión del universo. Imagina un objeto lejano del cual recibimos ahora la luz que emitió hace 2.000 millones de años. Ese es su tiempo retrospectivo, lo vemos tal y como era hace 2.000 millones de años. Sin embargo, durante esos 2.000 millones de años que ha estado viajando la luz, el espacio entre ese objeto y nuestra Galaxia ha crecido debido a la expansión del universo. Por tanto, la distancia hoy hasta ese objeto es de más de 2.000 millones de años luz”.
David Galadí, astrofísico
¿Hasta dónde puede medir el James Webb?
El James Webb es capaz de alcanzar objetos ubicados a grandes distancias, cercanas a los 13.800 millones de años luz. Este es un valor clave, puesto que se calcula que el Big Bang, la gran explosión que supuso el punto inicial del universo, ocurrió hace unos 13.800 millones de años. ¿Podríamos entonces estar asistiendo al nacimiento del universo?
No tan deprisa, recordemos los conceptos de distancia y tiempo retrospectivo. “Con esto de James Webb nos están diciendo que vemos cosas tal y como eran hace 13.800 millones de años, prácticamente el origen del universo, como quien dice”, señala Galadí. “Pero ese es su tiempo retrospectivo. Durante ese tiempo que los fotones han estado viajando, el espacio ha crecido y los objetos con tiempo retrospectivo 13.800 millones de años están ahora a distancias muchísimo mayores que 13800 millones de años-luz”.
Por lo tanto, aún hay territorio sin explorar. Habría cabida a observar más allá de donde parece que llega el James Webb. ¿Pero qué podríamos encontrar?
De momento sabemos que, también teniendo en cuenta estos conceptos, si miramos más lejos seguimos viajando hacia atrás en el tiempo. Por eso, llegaría un momento en el que algunos de los objetos celestes que conocemos ya no estarían ahí, simplemente porque aún no existirían. “Si el telescopio es lo bastante potente, entonces podemos ver galaxias cada vez más lejanas y, por tanto, en estados más primitivos de su evolución o formación”, relata el astrónomo consultado por este medio. “Más allá veremos galaxias embrionarias y llegará un momento en el que, algo más allá, ya no veamos galaxias por el simple motivo de que aún no se habían formado”.
Aunque eso no significa necesariamente que no se podría ver absolutamente nada. “Veremos si acaso nubes de gas en contracción, protogalaxias o lo que haya, pero si se mira lo bastante lejos llegará un momento en que no habrá nada que ver”, acalara. “Y no es cuestión de un telescopio más grande o más pequeño, es que si no se han formado aún estrellas ni galaxias, pues no se pueden ver y punto. Tan simple y tan complejo como eso”.
¿Qué lo diferencia de otros telescopios?
Parte del gran potencial del James Webb reside en su capacidad para operar en el rango infrarrojo del espectro electromagnético. Esto es muy interesante, puesto que se puede penetrar mejor en el oscurecimiento que generan las nubes de gas y polvo. Pero ese no es el principal factor que le diferencia del Hubble. De hecho, si bien este telescopio opera principalmente en el rango visible, también puede hacerlo en el infrarrojo cercano.
Por eso, otro de los superpoderes del James Webb tiene relación con sus espejos. Su espejo primario, con 6 metros de diámetro, es mucho más grande que el del Hubble, que solo tenía 2,4 metros. Esto le confiere una sensibilidad y resolución mucho mayor, no hay más que ver las comparaciones de las fotografías de uno y otro.
Gracias a estos y otros factores ha podido sacar las que se consideran las imágenes infrarrojas más profundas y nítidas hasta el momento. Pero eso no quiere decir que sean las imágenes más profundas. Y es que hace décadas que existen telescopios capaces de ir mucho más allá del alcance de James Webb.
Si seguimos viajando en el tiempo encontraremos el punto justo al que llegan esos telescopios. Ya hemos visto que llega un momento en el que ni siquiera habría galaxias. Quizás sí se verían algunas nubes de gas en proceso de colapso. Pero el James Webb no podría adentrarse en ellas, ya que no está preparado para ello. Además, según nos cuenta David Galadí, “ese gas es esencialmente trasparente”.
En realidad sí que podemos ir más allá que el James Webb
Pero aún podemos seguir viajando hacia atrás, más allá de las nubes de gas. El universo, cada vez más primitivo, se va volviendo más “denso y caliente”. Nos acercamos a la gran explosión. “Llega un momento en que, si miro más allá, el gas (casi solo hidrógeno con algo de helio) está tan denso y caliente que empieza a estar ionizado”. Y aquí llega ya casi el punto álgido de nuestra historia. Resulta que el gas ionizado es opaco. Por lo tanto, se convierte en una cortina que lo cubre todo y no nos deja ver más allá. En palabras de Galadí, es “como intentar ver lejos un día de calima”. “Da igual el telescopio que uses, no se ve más allá”.
Hemos llegado, por lo tanto, al antes mencionado fondo de la piscina. Un fondo que no puede ver el James Webb. Pero eso no significa que no haya ningún instrumento capaz de detectarlo. La clave está en una segunda propiedad del gas ionizado. Y es que, además de ser opaco, brilla más o menos como la luz del Sol.
“La luz que viene de allí se ha desplazado al rojo en su camino por el espacio, debido a la expansión del universo, de manera que ese fondo cósmico de luz procedente del hidrógeno ionizado ya no se ve en luz visible”, explica el doctor en astrofísica. “Está tan desplazado al rojo que ahora se observa en la región de las microondas”. Por lo tanto, estaríamos ante el famoso fondo de microondas. Una región del universo que ha podido mapearse gracias a instrumentos como el satélite Planck, que la Agencia Espacial Europea (ESA) envió al espacio ¡en 2009!
Pero, si bien este es el más potente de los satélites dedicados a este fin, antes que él se lanzaron otros, como el WMAP de la NASA, que se sumaron a los datos tomados por multitud de telescopios y aparatos, en la tierra y el espacio. Llevamos décadas obteniendo información de ese telón de calima que el James Webb no puede alcanzar. Por lo tanto, sí que es cierto que tenemos fotos del universo mucho más profundas que cualquiera que pueda regalarnos este nuevo telescopio. ¿Significa eso que lo que vimos ayer no sea sorprendente? Ni mucho menos. El James Webb merece ser el líder de masas en el que se ha convertido. El problema es que su éxito ha llevado a que nos olvidemos de otras legendarias estrellas del rock. Estrellas que, además, siguen trabajando como el primer día. No nos olvidemos de ellas.