La 'ventana hacia el pasado' del James Webb: cómo vemos galaxias de hace 13.100 millones de años

Cuando el telescopio espacial James Webb reveló sus primeras imágenes en julio de 2022, la atención se concentró en la claridad sin precedentes de los detalles cósmicos. Pero entre los miles de galaxias capturadas en esa primera fotografía se escondía algo más notable aún: una ventana hacia el universo cuando apenas tenía 700 millones de años de edad, permitiéndonos observar galaxias tal como existían hace 13.100 millones de años.

La imagen principal muestra el cúmulo de galaxias SMACS 0723, un objeto masivo y brillante en el centro del campo visual, ubicado a una distancia tan inmensa que la luz que vemos de él ha viajado durante 4.600 millones de años para alcanzar el telescopio. Alrededor de este cúmulo central aparecen miles de galaxias adicionales, algunas con puntas de luz que corresponden a estrellas cercanas dentro de nuestra propia galaxia. La fotografía completa fue capturada por la cámara de infrarrojo cercano del Webb durante 12,5 horas de exposición continua, lo que permitió al instrumento alcanzar una profundidad visual suficiente para detectar galaxias casi tres veces más antiguas y distantes de lo que se consideraba posible.

Pero el mérito no fue enteramente del telescopio. Un fenómeno gravitacional predito por Albert Einstein hace más de un siglo actuó como amplificador cósmico. La masa combinada de todas las galaxias en SMACS 0723 curva el espacio alrededor de sí misma, desviando y magnificando la luz que viaja desde objetos aún más lejanos situados detrás del cúmulo. Este efecto, conocido como lente gravitacional, hace que las galaxias primitivas detrás del cúmulo aparezcan mucho más grandes y brillantes de lo que serían si la luz viajara sin obstáculos. Es por eso que en la imagen aparecen galaxias estiradas y deformadas alrededor de SMACS 0723, como si estuvieran siendo comprimidas por una fuerza invisible.

Las galaxias más significativas en esta fotografía no son las más grandes ni las más brillantes, sino las más pequeñas y más rojas. Ese color rojo intenso es un indicador de distancia extrema: la expansión del universo desplaza la luz de objetos lejanos hacia longitudes de onda más largas, tiñéndolos de rojo. Según el análisis del equipo científico del James Webb, la galaxia más distante visible en esta imagen se encuentra a tal distancia que la vemos como era hace 13.100 millones de años. Esto significa que estamos observando el universo cuando tenía menos del 6% de su edad actual, en lo que los científicos llaman la infancia cósmica. Las galaxias más lejanas detectadas en la imagen tienen edades que oscilan entre 11.300 millones y 13.100 millones de años.

Esta capacidad de mirar tan profundamente hacia el pasado no es completamente nueva. El telescopio espacial Hubble ya había identificado lentes gravitacionales y las había utilizado para observar regiones distantes del cosmos. De hecho, Hubble había capturado previamente una imagen de campo profundo del mismo cúmulo SMACS 0723. Sin embargo, la limitación fundamental de Hubble era su capacidad restringida para detectar luz infrarroja. Las galaxias primitivas que el Webb revela ahora emiten principalmente en el infrarrojo, longitudes de onda que Hubble simplemente no podía captar con suficiente sensibilidad. El Webb, diseñado específicamente para observar en infrarrojo cercano y medio, puede detectar estas señales débiles y antiguas con claridad.

Lo que hace que esta imagen sea particularmente significativa es que representa apenas el comienzo de lo que el telescopio puede lograr. La NASA anunció que los investigadores continuarán utilizando el Webb para realizar exposiciones aún más largas del mismo campo y de otras regiones del cielo. Cada exposición más prolongada permitirá detectar galaxias aún más débiles y distantes, revelando capas adicionales de la historia del universo primitivo. El telescopio ha demostrado que puede hacer exactamente lo que fue diseñado para hacer: servir como una máquina del tiempo gravitacional, permitiéndonos leer las páginas más antiguas del libro cósmico.