¿Por qué se dice que el Telescopio Espacial James Webb puede mirar al pasado?

Ya hemos visto los primeros datos del telescopio espacial James Webb. Ha observado las atmósferas de planetas distantes, grupos de galaxias cercanas, luz de galaxias dobladas por materia oscura invisible y nubes de gas y polvo en viveros estelares.

También hemos visto titulares que afirman que Webb ha encontrado “las galaxias más antiguas que hemos visto“, pero ¿qué significa eso?

Soy un astrónomo profesional que estudia galaxias antiguas, pero incluso a mi esto me resulta un poco desconcertante.

Uno de los objetivos científicos clave de Webb es retroceder en el tiempo y observar el Universo primitivo. Webb puede hacer esto porque, como todos los telescopios, es una máquina del tiempo.

La luz viaja a 300.000 kilómetros por segundo, por lo que cuando miramos la Luna la estamos viendo como era hace un segundo. Como los planetas de nuestro Sistema Solar están a millones o billones de kilómetros, los vemos como eran hace minutos u horas.

Yendo aún más lejos, cuando miramos galaxias distantes con telescopios, a menudo estamos mirando luz que ha tardado millones o miles de millones de años en llegar a nosotros. Esto significa que estamos viendo estas galaxias como eran hace millones o miles de millones de años.

El telescopio espacial James Webb puede ver galaxias más distantes que otros telescopios, incluido el telescopio espacial Hubble.

Al igual que el Hubble, está por encima de la atmósfera brillante y turbulenta de la Tierra. Sin embargo, mientras que Hubble tiene un espejo de 2,3 metros para enfocar la luz, Webb tiene un gran espejo de 6,5 metros formado por 18 segmentos hexagonales. Finalmente, Webb está optimizado para detectar luz infrarroja, que es lo que observamos desde las galaxias más distantes, ya que la expansión del Universo ha estirado la luz ultravioleta e infrarroja hacia el infrarrojo.

Entre los primeros datos obtenidos por Webb se encuentran imágenes infrarrojas que apuntan hacia un cúmulo de galaxias llamado SMACS 0723.

La luz de SMACS 0723 ha tardado 4.600 millones de años en llegar hasta nosotros, por lo que la estamos viendo como era hace 4.600 millones de años. Eso es un poco más antiguo que el Sol y la Tierra, que se formaron hace solo 4.560 millones de años.

En las últimas semanas, las galaxias mucho más allá de SMACS 0723 han llamado la atención. Webb ha detectado varias galaxias en la dirección de SMACS 0723 y otras regiones que podrían estar tan distantes que su luz ha tardado 13.500 millones de años en llegar hasta nosotros.

Digo “podría” porque se necesitarán más datos para confirmar absolutamente sus distancias, pero algunas de estas galaxias son candidatas muy convincentes (otras no tanto).

Como la luz ha tardado 13.500 millones de años en llegar hasta nosotros, estamos viendo estas galaxias como eran hace 13.500 millones de años. El Universo en sí tiene 13.800 millones de años, por lo que podríamos estar viendo galaxias tal como eran solo unos cientos de millones de años después del Big Bang.

Si bien estas galaxias muy distantes han sido anunciadas como las “galaxias más antiguas“, encuentro esto un poco confuso. De hecho, estamos viendo estas galaxias tal como aparecían cuando eran muy jóvenes, tal vez de cien millones de años más o menos.

Es cierto que estas galaxias ahora serán viejas, pero nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, también es muy vieja ahora. Mientras que nuestro Sol tiene 4.560 millones de años, muchas estrellas de nuestra galaxia tienen 10.000 millones de años y algunas estrellas de la Vía Láctea tienen 13.000 millones de años.

Además, las galaxias muy distantes que Webb ha visto se verán muy diferentes hoy. Las galaxias crecen adquiriendo gas y materia oscura, formando nuevas estrellas y fusionándose con otras galaxias.

Una pequeña galaxia que estaba formando estrellas vigorosamente poco después del Big Bang pudo haber terminado siendo el germen de una galaxia que hoy es muy masiva y dejó de formar estrellas hace mucho tiempo. Esa pequeña galaxia y sus viejas estrellas también podrían haber terminado siendo solo parte de una galaxia más grande formada relativamente recientemente por la fusión de galaxias.

Entonces, ¿deberíamos llamar a estas galaxias más distantes jóvenes o viejas? Quizás tampoco.

James Webb está viendo las primeras galaxias observadas hasta ahora, algunas de las primeras galaxias que se formaron poco después del Big Bang.

He lanzado una última advertencia: “todavía observado”. Webb acaba de comenzar su misión y los análisis actuales se basan en datos recopilados durante horas.

Con datos de días, Webb ampliará su vista hacia objetos más débiles y lejanos, y verá galaxias aún más distantes. El récord de la galaxia más distante y, por lo tanto, más temprana observada, probablemente caerá varias veces antes de que termine el año.

*Michael J.L. Brown, profesor asociado de Astronomía, Universidad de Monash