El Telescopio espacial James Webb (2). Autor : Enrique Garralaga Robres.

Si usted arroja una piedra a un estanque de aguas tranquilas, enseguida podrá ver cómo se propagan por su superficie unas ondas circulares concéntricas, que parten del lugar en el que la piedra entró en contacto con en el agua. Se llama “Longitud de onda” a la distancia que hay entre cada dos frentes de onda circulares consecutivos (en este caso, suele ser de unos pocos centímetros).

El Sol y todas las estrellas y objetos celestes emiten ondas electromagnéticas, que se propagan por el espacio de modo análogo a las ondas en la superficie del agua, aunque la mayoría de ellas son invisibles. Su longitud de onda puede variar muy considerablemente. Aunque le pueda parecer increíble, nuestros ojos son sensibles a algunas de estas ondas electromagnéticas, a las cuales los humanos les llamamos “LUZ”. Tienen, como veremos a continuación, longitudes de onda enormemente cortas.

Figura 7: Longitud de onda de los diferentes colores que puede ver el ojo humano

La luz visible cuya longitud de onda es la más corta de todas las que podemos ver (tan solo 0,4 milésimas de milímetro), es la “luz violeta”. La luz de “color azul” tiene una longitud de onda un poco mayor (0,45 milésimas de milímetro). La de la “luz de color verde”, es todavía algo mayor (0,5 milésimas de milímetro); le siguen, por este orden, la “luz amarilla”, la “luz anaranjada” y así hasta la “luz roja”, que tiene la longitud de onda más larga de todas las que puede percibir el ojo humano (0,75 milésimas de milímetro).

►En resumen: solo la luz cuya longitud de onda está comprendida entre 0,4 milésimas de milímetro (luz violeta) y 0,75 milésimas de milímetro (luz roja) es capaz de impresionar nuestro sentido de la vista; es decir, es Visible. Pero el Sol también emite la “luz Ultravioleta”, cuya longitud de onda es aún menor que 0,4 milésimas de milímetro (esta luz ya es invisible para nuestros ojos) y la “luz Infrarroja”, de longitud de onda mayor que 0,75 milésimas de milímetro (que es también invisible para nuestros ojos). 

Aunque no lo solemos pensar, nuestra atmósfera es una capa protectora de vital importancia para los seres vivos, pues es opaca a la luz ultravioleta (que además es dañina para los seres vivos); también lo es a la luz infrarroja que emite el Sol (esta última no es dañina, pero nuestros ojos no la pueden ver). La atmósfera solo permite el paso de la luz visible, que es precisamente aquella a la que está adaptado nuestro sentido de la vista.

No hay que insistir en que la luz visible nos da muchísima información sobre nuestro entorno: gracias a ella localizamos dónde están los objetos, cómo se mueven, de qué forma y tamaño son, etc. Es la luz que usan los telescopios que están instalados en la superficie de la Tierra, a los que se les llama Telescopios ópticos. Ocurre que también la luz infrarroja nos puede aportar mucha información, muy valiosa, pero es invisible para nuestros ojos y para los telescopios ópticos, y además la bloquea la atmósfera. El JWST trabaja con luz infrarroja (también puede detectar la luz roja). Se construyó para que los científicos pudieran “ver” la luz infrarroja procedente de los objetos que hay en el Universo. Cada uno de sus 4 sofisticados detectores de infrarrojos está optimizado para tener sensibilidad máxima en 4 determinados intervalos de longitud de onda de luz infrarroja.

-Además de que la luz infrarroja aporta en sí misma, como veremos, muchísima información sobre la forma de los astros, su entorno, su atmósfera, su movimiento, su composición química, etc. y muchos otros aspectos que interesan a los astrofísicos, también tiene interés por estos otros motivos:

-Existen zonas del espacio que no están vacías, sino que contienen gases y muchas pequeñas partículas, a las que se les llama “polvo cósmico”. Si se cumplen determinadas condiciones, el gas y el polvo cósmico pueden irse agregando y formar nuevas estrellas. Un problema consiste en que el polvo cósmico bloquea la luz visible y no permite a los telescopios ópticos ver más allá. Sin embargo, es transparente a la luz infrarroja, por lo que el JWST sí que puede ver estas zonas inaccesibles a los telescopios terrestres, como la de la Figura 8, que muestra una lejana parte del borde de nuestra galaxia, a 8.000 años luz de distancia, en la que se están formando muchas estrellas nuevas.

Figura 8: La región de formación estelar NGC3324

-Planetas y exoplanetas: Los planetas de nuestro sistema solar no tienen luz propia; reciben la luz del Sol y la reflejan, estando mucho más fríos, por lo que emiten poca luz visible, pero mucha luz infrarroja. El JWST “ve” en infrarrojo, por lo que es un instrumento ideal para la observación planetaria, que está aportando a los científicos muchísima información nueva sobre los planetas de nuestro sistema solar.

Se llaman “Exoplanetas” a los planetas que orbitan en torno a estrellas diferentes del Sol. A partir de 1990 se han conseguido avistar y catalogar unos 6.000, cantidad que se considera muy pequeña frente al número increíblemente grande de exoplanetas que se cree que pueden existir.

Figura 9: Un exoplaneta frío (en primer plano) y a lo lejos, la estrella alrededor de la cual está orbitando.

En la observación de los exoplanetas, el JWST es un instrumento insuperable. Se encuentran a distancias casi inimaginables (a muchos años luz de distancia), y además emiten poquísima luz visible, por lo que con los telescopios ópticos a duras penas se les puede ver. Sin embargo, “brillan” mucho más en infrarrojo, por lo que el JWST ha revelado muchos datos, antes desconocidos, sobre su atmósfera, temperatura, composición química, etc.

►Se dedicará la parte (3) y última de este artículo a hablar más extensamente de los exoplanetas, así como de los recientes hallazgos del JWST, que sugieren que puede haber vida en algunos de ellos. La búsqueda continúa.

-Galaxias en los confines del Universo: Las galaxias más lejanas, se calcula que pueden estar a una distancia de nada menos que ¡13.500 millones de años luz! Esa distancia es absolutamente inalcanzable para los telescopios ópticos. Pero además, la luz visible que emiten estas galaxias lejanas se ha vuelto infrarroja, a causa de la concurrencia de dos fenómenos conocidos como “La expansión del Universo” y el “Efecto Doppler” (sobre los cuales no es posible explicar nada más en este breve artículo). Evidentemente, sólo el JWST puede observarlas.

Figura 10: Una lejanísima región del borde del Universo, captada por el JWST

Para terminar esta parte (2), quiero reseñar un detalle importantísimo sobre las imágenes obtenidas por el JWST, porque este detalle no se le suele explicar al público:

Si a un observador cualquiera, por ejemplo, a usted mismo, le autorizasen a mirar directamente las imágenes obtenidas por el JWST, no vería absolutamente nada, porque esas imágenes han sido obtenidas con luz infrarroja, que como se ha dicho, es invisible a nuestros ojos.

►Para que el público pueda ver y admirar las imágenes del JWST, las colorea un ordenador con luz visible, de acuerdo con un determinado código de colores, proporcional a su longitud de onda y a su intensidad en el infrarrojo. Las imágenes que observamos en las Figuras 4,5,6,8,10 y 13 de este artículo, al proceder del JWST y ser infrarrojas, y por lo tanto, ser invisibles, han sido coloreadas previamente por un ordenador, para que el lector pueda apreciar sus detalles y su belleza. Lo mismo sucede con todas las imágenes del JWST que se publican en todos los medios de comunicación.

Por supuesto, los científicos, con sus instrumentos, ya obtienen los datos que les interesan sobre densidad, velocidad, composición química, etc de los astros, directamente de las imágenes infrarrojas del JWST, sin necesidad de verlas. No necesitan colorearlas.

►Cosa distinta son las imágenes fotográficas procedentes de los telescopios ópticos instalados en nuestro planeta. Como trabajan con luz visible, en este caso, sí que al publicarlas las vemos tal y como son en su apariencia real.

Autor : Enrique Garralaga Robres.

NOTA : El próximo sábado 27 de abril, publicaremos la 3ª y última parte de este articulo.