La imagen más completa del universo (incluida una estrella monstruosa)

La imagen que encabeza este artículo es la más completa y nítida del universo jamás registrada.

Los telescopios espaciales James Webb (NASA, ESA y la Agencia del Espacio Canadiense) y Hubble (NASA, ESA) han obtenido una nueva imagen del cosmos, de tonos azules y rojizos, que ofrece nuevos datos sobre las distancias entre galaxias. Además, se han observado más de doce objetos cosmológicos nuevos tales como estrellas individuales o sistemas estelares múltiples.

El trabajo, llevado a cabo por un equipo en el que participa José M. Diego, del Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-UC), personal investigador de la Universidad Estatal de Arizona y la Universidad de Missouri, se ha publicado recientemente en la prestigiosa revista Astronomy&Astrophysics.

Destaca en el centro de esta colorida imagen un cúmulo de galaxias en colisión, el denominado MACS0416, situado a unos 4 300 millones de años luz de la tierra y que eventualmente se fusionarán para formar un cúmulo de mayor tamaño. Por otro lado, la combinación de la luz visible (Hubble) e infrarroja (James Webb) ha dado como resultado una de las vistas más completas del universo jamás registradas.

El significado de cada color

A la hora de componer esta impresionante imagen, los científicos han coloreado de azul las longitudes de onda más cortas, de verde las intermedias y las más largas de rojo.

¿Y que información nos proporciona cada color?

Esta variedad de colores nos ofrece nuevos datos sobre las distancias de las galaxias: en tonos azulados (las que observa el Hubble) las galaxias más jóvenes y más cercanas a la Tierra. En tonos rojizos (detectadas por el Webb) las galaxias más lejanas y primitivas. Además, ciertas galaxias de esta nueva instantánea aparecen en un color rojo intenso, debido a su alto contenido en polvo cósmico (que absorbe los colores más azules de la luz).

Esta clasificación de las galaxias según su distancia se debe al efecto conocido como desplazamiento hacia el rojo: la luz emitida por las galaxias más lejanas (y que se alejan a mayor velocidad de nosotros) es detectada por el James Webb en el rango del infrarrojo, es decir, en longitudes de onda más largas.

El Hubble y el James Webb mano a mano

En palabras de Windhorst, investigador y coautor de este trabajo, “la imagen completa no se aclara hasta que se combinan los datos del Webb con los del Hubble”.

En efecto, en esta comparativa entre las imágenes del cúmulo de galaxias MACS0416 registradas en el visible por el Hubble (izquierda) y en el infrarrojo por el James Webb (derecha) se aprecian diferentes detalles: ambas instantáneas presentan un gran número de galaxias, pero en la imagen del Webb se identifica un número mayor de objetos (que son invisibles o apenas apreciables en la imagen del Hubble).

Esto es debido a la potente visión infrarroja del Webb, que puede localizar galaxias muy lejanas y polvorientas, en comparación con las limitaciones del Hubble. Como dato significativo, el tiempo total de exposición del Webb fue de aproximadamente 22 horas, en comparación con las 122 horas de exposición de la imagen del Hubble.

Una estrella binaria de tamaño gigantesco

Tras un detallado análisis de esta nueva imagen, este equipo internacional de investigadores ha logrado identificar una estrella binaria de tamaño gigantesco situada en una galaxia que existió 3 000 millones de años después del Big Bang.

Bautizada como Mothra (en alusión a su naturaleza monstruosa o kaiju en el cine japonés), consta de dos estrellas gigantes (una caliente y otra fría) con una masa estimada entre 10 000 y 1 millón de veces la de nuestro Sol.

Curiosamente, Mothra ya había sido identificada previamente por el telescopio espacial Hubble. No se trata de algo habitual, porque se necesita una alineación muy específica entre el cúmulo de galaxias en primer plano y la estrella de fondo para magnificar tanto el brillo de una estrella (en un factor de 4 000, en nuestro caso).

¿Y por qué ha aumentado tanto el brillo de Mothra?

La respuesta está en el fenómeno relativista conocido como lente gravitacional. Cuando la luz emitida por esta estrella tan lejana se encuentra en su camino hacia la Tierra con objetos muy masivos (como, por ejemplo, el cúmulo MACS0416), esta luz es amplificada y distorsionada hasta ser detectada por nuestros telescopios.

Este fenómeno recibe el nombre de lente gravitacional y es un efecto derivado de la teoría general de la relatividad de Einstein. El proceso equivalente en óptica consistiría en la deformación de la imagen de un objeto cuando miramos a través de una lente.

Futuras colaboraciones entre telescopios

No es inusual que los investigadores utilicen los datos que proporcionan distintos telescopios (los cuales, generalmente, operan en distintos rangos del espectro electromagnético) para componer y estudiar imágenes como las últimas del Webb y el Hubble.

Así, mientras los radiotelescopios pueden detectar la emisión en ondas de radio de los púlsares de las nebulosas, la imagen en infrarrojo del mismo objeto astronómico es capaz de identificar las partículas de polvo presentes en el mismo.