El telescopio espacial JWST: la poesía cósmica
El día 12 de julio las agencias espaciales de Canadá (CSA), Europa (ESA) y americana (NASA) hicieron públicas las primeras imágenes de ciencia. Se trata de cuatro imágenes y un espectro, correspondientes a distintos ambientes astrofísicos, adquiridos con los cuatro instrumentos a bordo del telescopio espacial JWST. Una muestra más de este inmenso proyecto de colaboración internacional liderado por NASA.
Noemí Gómez, de la Agencia EFE, me entrevistó según las distintas imágenes iban apareciendo. Incluyo aquí el texto en su versión extendida (artículo original aquí).
Después de seis meses de intensos preparativos, el telescopio James Webb ha revelado una serie de cinco fotografías de “una belleza excepcional que convierten la ciencia en poesía” y que suponen el primer paso de una revolución de “una magnitud difícilmente cuantificable”, afirma el astrónomo español David Barrado Navascués.
Se siente “emoción contenida, casi diría que todo el proceso ha sido como una excelente novela dramática, con planteamiento, nudo y desenlace”, indica a Efe este científico del Centro de Astrobiología (CAB), del CSIC y del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, quien subraya: con el Webb “empezaremos a comprender el ritmo y la melodía” del universo.
Barrado está en el equipo del CAB que ha contribuido durante más de veinte años al desarrollo y puesta a punto de dos instrumentos del telescopio, los espectrógrafos NIRSpec y MIRI. Ahora iniciarán varios programas científicos con el Webb que permitirán avanzar en la exploración de nuestros orígenes cósmicos o en la formación de sistemas planetarios.
Todos ellos, “pasos esenciales para que algún día contestemos a la pregunta esencial: ¿estamos solos en este inmenso y extraordinario cosmos?”.
1) Después de tanto tiempo, desde su desarrollo, construcción, lanzamiento y calibración de los instrumentos, ¿qué se siente al ver las primeras imágenes del Webb?
Emoción contenida … casi diría que todo el proceso ha sido como una excelente novela dramática, con planteamiento, nudo y desenlace, pero extendido a lo largo de mucho tiempo. nN mi caso, he estado involucrado en la misión desde hace 20 años, y ha habido muchos altibajos, con numerosos retrasos e incertidumbres.
2) ¿Las has conocido hoy (por el martes) o los investigadores del Webb habéis tenido acceso a ellas antes? ¿Cuál es tu favorita y por qué?
Solo las personas directamente involucradas en los procesos de calibración de los instrumentos han tenido acceso a las imágenes con antelación. Los miembros de los distintos equipos con tiempo asignado, incluso los que han construido algunos de los instrumentos, como es mi caso, hemos estado en igualdad de condiciones al resto de la humanidad: las hemos visto al mismo tiempo.
La primera imagen consiste en una lente gravitacional causado por un cúmulo de galaxias funciona como una lente que magnifica lo que hay detrás y que de hecho permite observar otras galaxias cuando eran extremadamente jóvenes. Poesía hecha imagen.
Los datos correspondientes al exoplaneta WASP-96 b consisten información esencial sobre su atmósfera. Es un espectro que nos permite detectar diferentes compuestos químicos, como vapor de agua en una atmosfera extremadamente caliente. Una visión extremadamente sugestiva, un aperitivo lo que va a venir.
JWST ha observado también el resultado de la muerte de una estrella: una nebulosa planetaria. Posiblemente entre los objetos más bellos que pueden existir en el universo: los últimos suspiros al apagarse, una despedida fastuosa. Violeta en sus últimos momentos en una traviata galáctica.
El Quinteto de Stephan es un conjunto de galaxias que están interactuando: una danza cosmológica al son la gravedad. Además, el instrumento MIRI permite observar las proximidades de un agujero negro, el gas que podría ser devorado por él: Saturno devorando a sus hijos a escala extragaláctica.
La gran finale la proporciona la nebulosa de Carina, una inmensa nube de polvo y gas en donde se están formando miles de estrellas. Las más masivas emiten una sorprendente cantidad de energía que comprime el material en sus inmediaciones. La primera impresión es la de una cadena montañosa, el Himalaya, con sus extraordinarios picos. Majestuosidad en estado puro.
De toda esta “poesía hecha imágenes”, si tuviera que elegir una me quedaría con la de la Nebulosa del Anillo del Sur, en la que se observa una estrella más tenue y moribunda, “el último suspiro”.
3) ¿Cómo se «construye» una foto de este tipo?
El JWST es fruto de una colaboración internacional liderada por NASA pero incluyen la Agencia Espacial Europea (ESA) y la canadiense CSA. Tiene diversos instrumentos con distintas capacidades. La primera imagen está centrada en una región del espacio donde hay muy pocas estrellas, lo que permite llegar más profundo. Esto es, las lejos en el espacio y por tanto en el tiempo, debido a que la luz tiene una velocidad finita. Así, se han tomado datos durante 12,5 horas en el infrarrojo cercano, un tipo de luz que el ojo humano no ve pero que percibimos como calor. La imagen final está compuesta por una serie de exposiciones realizadas con diferentes filtros, lo que permite reconstruir el color. La nitidez es tal que se ve un conjunto de galaxias a una distancia intermedia, denominada SMACS 0723, que actúa como una lente gravitacional, magnificando la luz que proviene de otras galaxias muchísimo más lejanas. La imagen, independientemente de sus connotaciones cosmológicas, tiene una belleza excepcional.
4) Vistas estas, ¿cuánto y cómo de diferentes son respecto a las del Hubble?
El HST y el JWST son dos telescopios espaciales muy distintos. Se diferencian tanto en el tamaño del espejo primario (segmentado en el caso del JWST), lo que tiene implicaciones sobre la capacidad de recolectar fotones (luz), como en la localización, en órbita cercana a la Tierra en el caso del HST y 1,5 millones de km en el JWST, lo que evita que las observaciones sean afectadas por nuestro planeta. Pero, sobre todo, la instrumentación es muy distinta. El resultado final es que la capacidad de detectar diversos fenómenos está muy mejorada en el JWST. Por poner una analogía algo extrema, es comparar una cámara fotográfica de los años 50, de gran calidad pero lenta, con una cámara digital actual. Así, nuestra capacidad de analizar diversos fenómenos astrofísicos se ha incrementado de una manera exponencial. Por poner un ejemplo, es como ver un paisaje a través de una neblina y que de pronto esta se levante y luzca un Sol magnífico. Aparece una escena de colores brillantes y detalles nítidos. Esto es lo que está pasando ahora con el JWST.
5) Ahora empieza la misión científica propiamente dicha, ¿qué supondrán los datos del Webb para la astronomía? Algún ejemplo.
Aunque se repite con frecuencia, no deja de ser cierto. Va a ser una revolución científica de una magnitud difícilmente cuantificable ahora. Supondrá un cambio de nuestros paradigmas, de la forma que vemos el Universo, de la interpretación de los diversos fenómenos astrofísicos. Pero será un cambio pausado, por etapas. El JWST funcionará aproximadamente durante una década, con suerte algo más, y los datos se irán desgranando y analizando de manera pausada, como se hace la buena ciencia. Habrá imágenes y resultados espectaculares, eso sí, pero muchos aspectos relevantes se irán revelando de manera progresiva. Por ser más concreto: los estudios de las atmósferas de los exoplanetas, como el caso de WASP-96 b, requieren unas comparaciones y un análisis de gran complejidad, y la colaboración de equipos multidisciplinares. El espectro que ahora se presenta es solo el punto de partida de un proceso que nos llevará a entender cuál es la composición química de la atmósfera de este planeta, muy masivo y caliente, y sus propiedades físicas. El JWST nos proporciona la herramienta adecuadas para ir mucho más allá. El lema del escudo español está vigente: siempre es Plus ultra.
6) Hay participación española en dos instrumentos del Webb. Descríbela brevemente. ¿Estarán presentes los investigadores españoles en esta etapa que ahora empieza? ¿Tu equipo ya ha pedido tiempo para usar el Webb?
Unos de los instrumentos ha sido diseñado y construido por la ESA. Se trata de NIRSpec, un espectrógrafo que funciona en el infrarrojo. Su misión es descomponer la luz en sus componentes esenciales en este rango no visible para el ojo humano, pero que revela detalles muy importantes de diversos procesos astrofísicos. Dentro de los cuarenta investigadores involucrados en el equipo científico hay un español, Santiago Arribas, que coordina un proyecto centrado en el estudio de galaxias muy lejanas para entender cómo se forman. Por otra parte, existe una importantísima contribución tanto técnica como científica en el instrumento MIRI, que ha sido concebido por un consorcio europeo con una importante colaboración americana. Cada país tiene un coinvestigador principal y un número de miembros del equipo científico. En el caso español se trata de Luis Colina (el coinvestigador), Almudena Alonso Herrero, Pablo Pérez González y yo mismo. Toda la participación española ha estado en el Centro de Astrobiología, un instituto mixto entre el Consejo Superior de Investigacioens Científicas (CSIC) y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA). Además, en el CAB hay un equipo extendido de colaboradores que incluye a Marianna Annunziatella, , Javier Álvarez, Luca Costantin, Alejandro Crespo, Álvaro Labiano, Michele Perna y Bruno Rodríguez, que han sido esenciales en las labores de calibración. Por mi parte, he sido el responsable en INTA de los fondos españoles y he coordinado un equipo de ingenieros a lo largo de muchos años, una parte esencial a la que a veces no se le da la importancia que tiene. Entre ellos se encuentran Eva Díaz, Ana Balado, Tomás Belenguer y Raquel López, por citar unos pocos.
Ahora ya empezamos la explotación científica y son muchos los programas en los que estamos implicados. Algunos están centrados en aspectos cosmológicos, con el origen del Universos y sus primeras etapas y las primeras galaxias y las generaciones iniciales de estrellas. En mi caso, la ciencia está centrada en la formación de sistemas planetarios y las propiedades de enanas marrones y planetas. Queremos entender como se compara el Sistema Solar con la enorme diversidad de planetas que ya hemos encontrado y ponerlo en un contexto adecuado. Son pasos esenciales para que algún día contestemos la pregunta esencial: ¿Estamos solos en este inmenso y extraordinario cosmos?
Como analogía, podemos pensar que disfrutamos de una sinfonía cósmica formada por múltiples movimientos. Y solo ahora comenzamos a comprender el ritmo y las diversas y complejas melodías. El JWST, revelándonos los múltiples peligros cósmicos pero también la salvaje belleza del universo, es una herramienta esencial en este preceso.
Como reflexión final, me gustaría resaltar, una vez más, que la ciencia básica es una de las pocas actividades verdaderamente universales, que benefician a toda la humanidad, que favorece el entendimiento y l cooperación. Es una actividad esencial, sobre todo en estos momentos en los que corremos el peligro de adentrarnos en una etapa oscura, debido a los múltiples desafíos a los que nos enfrentamos.
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Me gustó cómo la poesía cósmica funciona aquí como una forma de ordenar datos enormes sin perder la capacidad de asombro. Con el JWST pasa algo parecido a una buena exploración: primero aparece una imagen, luego hacen falta contexto, escala y paciencia para entender qué estamos mirando. En mi Subnautica 2 guide intento aplicar esa misma idea a un entorno submarino de juego: rutas, puntos de referencia y preparación antes de empujar hacia zonas más profundas.