El telescopio espacial James Webb está reescribiendo lo que creíamos saber sobre el universo

¿Qué es el JWST y en qué se diferencia del telescopio espacial Hubble?

El lanzamiento en del telescopio espacial James Webb (JWST) el 25 de diciembre de 2021 está planteando una serie de serios interrogantes sobre el modelo cosmológico estándar que probablemente darán lugar a revisiones del modelo estándar, si no a una reescritura sustancial -o incluso completa- del mismo. Para los no iniciados, el telescopio James Webb es el mayor y más potente telescopio espacial jamás construido, que costó más de 10.000 millones de dólares y tardó casi 20 años en construirse. El espejo primario del JWST tiene 6,5 metros (21,3 pies) de diámetro, significativamente mayor que el espejo de 2,4 metros (7,9 pies) del Hubble, lo que le proporciona una capacidad de captación de luz 6 veces superior. Aunque el Hubble puede captar algo de luz infrarroja, fue diseñado principalmente para captar luz visible y ultravioleta.

El énfasis del JWST en la captación de luz infrarroja es importante, ya que le permite ver a través de las nubes de polvo cósmico y le permite mirar mucho más atrás en el tiempo. A medida que el universo se expande, la luz de las primeras estrellas y galaxias se ha "redshifted" de la luz visible a la ultravioleta y finalmente a las longitudes de onda infrarrojas en el momento en que llega a nuestra ubicación en el universo. Mientras que el Hubble ha podido utilizar lentes gravitacionales para ver hasta hace 13.400 millones de años, el JWST es capaz de resolver las imágenes de estas galaxias con mayor claridad y ver más allá de las "galaxias bebé" (como las describe la NASA) del Hubble hasta las primeras galaxias que se formaron para ver lo que deberían ser "galaxias bebé". Hasta ahora, se ha identificado que la galaxia más antigua que ha podido observar el JWST data de tan sólo 320 millones de años después del Big Bang.

¿Cuáles son los hallazgos más significativos y desafiantes del telescopio Webb hasta la fecha?

El JWST ha descubierto galaxias que -en la escala temporal cosmológica actual de 13.700 millones de años- tienen una edad comprendida entre 500 y 700 millones de años. Esto no es en sí mismo inesperado. Lo inesperado es lo masivas que son estas galaxias, muchas de las cuales se alinean con el tamaño de nuestra propia Vía Láctea. Hasta que el JWST observó estas galaxias, se pensaba que era imposible que existieran galaxias de tal tamaño tan pronto en la historia aparente del universo. Los científicos esperaban que el JWT descubriera galaxias relativamente pequeñas durante esta escala de tiempo, pero estas grandes galaxias que se han formado tan temprano en el universo están siendo denominadas "rompedoras del universo", porque simplemente no deberían existir si el universo sólo tuviera 13.700 millones de años, como se ha planteado como hipótesis.

Una de estas galaxias antiguas, apodada ZF-UDS-7329, es mayor que la Vía Láctea pero se formó sólo 800 millones de años después del Big Bang. Hasta su descubrimiento, se había pensado que sólo podían formarse galaxias de esta escala cuando la materia oscura se había sembrado por todo el universo. Su existencia pone patas arriba tanto la edad del universo como el modo en que los científicos han creído que eran los requisitos para que galaxias de este tamaño pudieran tomar forma. El JWST también ha descubierto otras estructuras en el espacio en el centro de nuestra propia Vía Láctea -a unos 25.000 años luz de distancia- que los científicos nunca habían observado antes y que se esfuerzan por explicar. Entre ellas se incluye una nube azul de hidrógeno ionizado que cubre una región masiva del espacio en la región de Sagitario C, incluyendo lo que se ha descrito como estructuras "en forma de aguja" que apuntan caóticamente en múltiples direcciones.

Una de las características centrales del modelo cosmológico estándar es lo que se conoce como la constante de Hubble. Debe su nombre a Edwin Hubble (como el telescopio), quien observó por primera vez que el universo se expandía a un ritmo proporcional y constante a la distancia de un objeto a la Tierra. Las observaciones del telescopio Hubble dieron lugar a lo que se ha dado en llamar la Tensión de Hubble, en la que las distintas técnicas utilizadas para medir el ritmo de expansión del universo han arrojado resultados diferentes. Ahora, el JWST ha confirmado que estas observaciones divergentes son efectivamente correctas y que el universo no se expande a un ritmo constante, sino a ritmos diferentes que varían cuando observamos distintas partes del universo. Este hallazgo contradice directamente el pensamiento actual sobre la expansión del universo en el caso de que un Big Bang hubiera sido fundamental para su creación y posterior inflación.

El JWST también ha identificado muchos más agujeros negros gigantes que ya se habían formado en lo que entendemos que fue el universo primitivo. Se trata también de un hallazgo completamente inesperado. Normalmente, los agujeros negros supermasivos se forman mediante la acreción de gases a lo largo de muchos millones de años; pero estos agujeros negros supermasivos parecían haberse formado mucho más rápidamente de lo que se creía posible. También plantean interrogantes sobre si crecieron mucho más deprisa de lo que antes se creía posible, o si en realidad acabaron de nacer a lo grande. En cualquier caso, los hallazgos del JWST reescribirán los libros, ya sea sobre la forma y el ritmo de formación de los agujeros negros supermasivos o sobre si el universo es mucho más antiguo de lo que los científicos pensaban en un principio.

¿Qué significa esto para el modelo cosmológico estándar?

Un científico de la Universidad de Ottawa, el Dr. Rajendra Gupta, afirma que sus cálculos más recientes indican que el universo no tiene 13.700 millones de años, sino 26.700 millones de años. Sostiene que el modelo cosmológico estándar que utiliza el corrimiento al rojo para determinar la edad del universo tiene que tener en cuenta también lo que se conoce como la "teoría de la luz cansada", que sugiere que la razón del corrimiento al rojo aparente no es la distancia a la que se encuentra un objeto de la Tierra, sino que tiene que tener en cuenta también el hecho de que la energía de los fotones de luz se disipa con el tiempo. Esto podría explicar por qué una estrella como Methuslah, actualmente la estrella más antigua jamás observada, parece ser más antigua que la edad estimada del universo, actualmente aceptada en 14.300 millones de años.

Sin embargo, la opinión de Gupta aún no es compartida por la comunidad científica en general, ya que el JWST sólo está operativo desde mediados de 2022 y aún le quedan muchos más datos por recoger y muchos más cálculos numéricos y modelos teóricos que aplicar a los datos. Hay proposiciones aún más radicales que la de Gupta que pretenden que el origen del universo no comenzó en absoluto con el Big Bang mientras que otra teoría presupone que el universo simplemente ha existido eternamente. Tras el lanzamiento del JWST, una cosa es segura: el modelo cosmológico estándar tendrá que ser revisado como mínimo. Sólo el tiempo dirá si habrá que reescribirlo por completo y sustituirlo por una explicación totalmente nueva del origen del universo y su edad.