El mundo ha quedado maravillado por las impresionantes imágenes del espacio capturadas por el telescopio espacial James Webb. El significado de estas imágenes va más allá de simplemente satisfacer la curiosidad visual.

Además de saciar la curiosidad de la humanidad sobre los lugares más remotos del universo, las imágenes del telescopio espacial de última generación abren una posibilidad sin precedentes para la investigación de la vida extraterrestre.

“Estas son las imágenes infrarrojas más nítidas y profundas del lejano universo hasta la fecha”, anunció la NASA sobre las primeras imágenes de cúmulos de galaxias SMACS 0723, que se encuentran a unos 4 mil millones de años luz de la Tierra. Las imágenes iniciales fueron reveladas por el presidente de los Estados Unidos, Joe Biden, el 11 de julio, y el resto de la colección de imágenes de alta resolución fue oficialmente anunciada por la NASA un día después. Pero hay un secreto detrás de escena: estas imágenes ya habían sido recibidas por el equipo terrestre del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore (EE. UU.) un mes antes.

Un equipo especializado de científicos y comunicadores trabajó intensamente durante seis semanas para seleccionar, procesar y presentar las imágenes más destacadas al público. “Fue una colección que proporciona la primera visión del potencial de una misión espacial más costosa que todas las películas de Marvel combinadas”, escribió el periodista Joshua Sokol, uno de los presentes en Baltimore durante este momento histórico, en The New York Times.

Esta tarea fue una combinación de ciencia, comunicación pública y gestión de marca: debía entusiasmar al público, mostrar a los responsables de la política que su inversión de casi 9 mil millones de dólares había valido la pena y asegurarse de que el resto de la comunidad científica entendiera que finalmente se habían descifrado los secretos más incomprensibles del universo.

La capacidad del telescopio espacial James Webb es tan excepcional y avanzada que ni siquiera los astrónomos más experimentados podían prever lo que verían en las imágenes que enviaba. A principios de junio de 2022, el líder del equipo, el astrónomo Klaus Pontoppidan, fue el primero en descargar las imágenes completas del telescopio. “Me senté allí, mirando fijamente durante dos horas, y luego deseaba desesperadamente compartir lo que veía con alguien, pero no podía”, dijo a The New York Times.

El James Webb opera en la longitud de onda infrarroja. Las nubes parecen más sólidas que las que los telescopios espaciales anteriores, como el Hubble, registraban como nubes de cirro. Las galaxias distantes se vuelven más brillantes, y nuevos detalles emergen en lugar de ser un velo negro misterioso. Solo el acto de representar todo esto en imágenes requirió una paleta de colores y un estilo distintos que el equipo de Klaus debía tener en cuenta.

El equipo de procesamiento de imágenes trabajó con datos del antiguo telescopio espacial Hubble que seguía una regla llamada “orden de colores” que simula cómo el sistema visual humano percibe las longitudes de onda de la luz. El resultado son imágenes que equilibran la naturalidad con la perspectiva de alguien con sentidos sobrenaturales: siguen siendo realistas pero más informativas. El equipo de procesamiento de imágenes del telescopio espacial James Webb utilizó trucos similares para extraer información de color de las longitudes de onda infrarrojas que el ojo humano no puede ver.

A pesar de que la Tierra sigue siendo hasta ahora el único lugar en el universo donde se sabe que existe vida tal como la conocemos, la búsqueda de vida en el vasto universo es un objetivo importante para la investigación planetaria y astronómica moderna. Para lograrlo, los científicos deben buscar pistas en la atmósfera de planetas distantes, a millones de años luz de distancia, y el telescopio espacial James Webb les ha permitido hacerlo.

En un sistema solar, la vida podría existir en lugares con agua en estado líquido, como las capas acuosas bajo la superficie de Marte o los océanos en la luna Europa de Júpiter. Los cálculos teóricos sugieren que hay alrededor de 300 millones de planetas potencialmente habitables solo en la Vía Láctea, incluyendo algunos del tamaño de la Tierra y a solo unos 30 años luz de distancia. Sin embargo, la búsqueda de vida en estos lugares es extremadamente difícil debido a su inaccesibilidad, mientras que descubrir vida a través de métodos tradicionales requeriría enviar una sonda para recolectar muestras.

“Pero las imágenes de los nuevos telescopios espaciales como el James Webb pueden proporcionar evidencia de vida en un planeta sin necesidad de poner un pie allí”, escribieron Chris Impey y Daniel Apai, dos científicos expertos en astrobiología de la Universidad de Arizona, en un artículo para The Conversation.

Para calcular la masa y el tamaño de un planeta, los astrónomos necesitan observar cómo afecta al sol y a su sistema solar. Sin embargo, para detectar vida en un planeta distante, pueden examinar cómo la luz interactúa con la superficie o la atmósfera de ese planeta. Si la atmósfera o la superficie han sido modificadas por la vida, la luz puede llevar una pista conocida como “firma biológica” del planeta.

Un ejemplo concreto es nuestro propio planeta Tierra. En sus primeras etapas, después de su formación, la atmósfera de la Tierra no contenía oxígeno, aunque existían formas de vida unicelulares. En ese momento, la firma biológica de la Tierra era tenue. Esto cambió abruptamente hace unos 2.400 millones de años cuando apareció una nueva forma de alga. Esta alga, durante la fotosíntesis, liberaba oxígeno libre, oxígeno que no estaba ligado químicamente a ningún otro elemento. Desde entonces, la atmósfera llena de oxígeno de la Tierra ha dejado una fuerte y detectable firma biológica en la luz que pasa a través de ella.

Cuando la luz interactúa con la superficie o la atmósfera de un planeta, algunas longitudes de onda específicas de la luz son absorbidas mientras que otras no lo son. Esta es la razón por la que todo en nuestro entorno tiene diferentes colores: las hojas son verdes porque la clorofila absorbe eficazmente la luz roja y azul, dejando principalmente luz verde para nuestros ojos. En el caso de los gases, su capacidad de absorber luz está determinada por su composición química específica.

Gracias a estas propiedades, los astrónomos pueden deducir la composición de la atmósfera o la superficie de un planeta y predecir si hay vida observando el color de la luz que emana de ese planeta a través de las imágenes capturadas por el telescopio espacial James Webb. “Se necesita un telescopio extremadamente potente para detectar estos sutiles cambios en la luz que proviene de un planeta extrasolar potencialmente habitable. Actualmente, el único telescopio que puede lograr este logro es el James Webb”, afirman Impey y Apai.

El calendario de actividades para el primer año de operaciones de James Webb ya está completo con órdenes para observar los objetos de estudio de proyectos científicos aprobados. Mirando hacia el futuro, el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, que opera el telescopio, continuará recibiendo solicitudes anuales de científicos para determinar los objetivos prioritarios durante la vida útil de James Webb y su operación.

“Lo que hemos planeado para el primer ciclo [de operaciones de James Webb] es audaz, pero no lo suficientemente audaz”, dijo Eric Smith, científico principal en la División de Astrofísica de la NASA. “Por lo tanto, estoy muy emocionado por lo que la gente planea hacer en el segundo ciclo, una vez que vean la capacidad operativa de este telescopio”.

El segundo ciclo, que comenzará en el verano de 2023, se prevé que lleve a descubrimientos sorprendentes. “Estamos ingresando a un nuevo capítulo en la comprensión de las atmósferas de los planetas fuera del sistema solar, el universo temprano, la formación de nebulosas y mucho más”, dijo René Doyon, líder de equipo de instrumentos de infrarrojo de James Webb, en una conferencia de prensa de la NASA el 12 de julio. “Y ni siquiera sabemos lo que vamos a encontrar. Eso es emocionante”.

Jane Rigby, una científica involucrada en el proyecto James Webb, señaló que lo más importante que se debe hacer en este momento es desarrollar nuevos modelos adecuados para analizar la gran cantidad de datos nuevos del telescopio. “Solo quiero enfatizar que esto es solo el comienzo. Estos datos demuestran que el telescopio está funcionando, pero a partir de ahora, los resultados científicos comenzarán a emerger. La gente usará muchas técnicas diferentes para extraer tanta información científica valiosa como sea posible de los datos en bruto”, dijo Rigby en una conferencia de prensa. Smith también expresó confianza: “Creo que en el ciclo dos, la gente se arriesgará mucho más porque habrán visto lo bueno que es la infraestructura”.

Las imágenes consideradas las más inquietantes capturadas por el telescopio espacial James Webb. Al observar estas imágenes, sientes tu propia limitación.

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