El James Webb y el Hubble se unen para fotografiar el universo “a todo color”

Solo cuando dos observatorios punteros se unen, se logra obtener nueva ciencia, gracias a la combinación de su técnica. El telescopio James Webb  (NASA, ESA y la Agencia del Espacio Canadiense) y el Hubble (NASA, ESA), han obtenido una nueva imagen del cosmos, de tonos azules y rojos, colores que ofrecen nuevos datos sobre las distancias entre galaxias. Además se han observado más de doce objetos cosmológicos nuevos, como estrellas individuales o sistemas estelares múltiples. El trabajo, llevado a cabo por un equipo donde participa José M. Diego, del Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-UC), y personal investigador de la Universidad Estatal de Arizona y la Universidad de Missouri, se ha publicado en la revista Astronomy & Astrophysics.

Entre todos los objetos descubiertos, los resultados dan nuevas pistas sobre una supernova magnificada gracias al efecto de lente gravitatoria, que forma parte de un nuevo cúmulo de galaxias en colisión, el llamado MACS0416, situado a unos 4 300 millones de años-luz de la tierra, y que los científicos afirman que se unirán para formar un cúmulo más grande.

Respecto a la imagen policromática, obtenida gracias a la combinación de la luz visible e infrarroja de ambos telescopios espaciales, ha dado como resultado una de las vistas más completas del universo jamás obtenidas. El paisaje lo conforman una gran cantidad de galaxias fuera del cúmulo y diferentes tipos de estrellas «invisibles» para la comunidad hasta la fecha.

Lo cierto es que el equipo investigador, dentro del programa Campos Fronterizos del Hubble, ya le seguía la pista a este cúmulo. Ahora, unido a la vista infrarroja que proporciona el James Webb, se refuerza la mirada viajando aún más lejos en el tiempo para conocer el universo más joven. «Estamos aprovechando el legado del Hubble para llegar a distancias mayores y objetos más débiles», afirma Rogier Windhorst, científico en la Universidad Estatal de Arizona, e investigador principal del programa PEARLS (Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science), encargado de las observaciones del Webb.

El cúmulo de galaxias MACS 0416 obtenido con el Hubble y el Web. Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, IFCA, UWA, ASU y Universidad de Misuri

Lo que los colores revelan

Para poder crear la imagen, se han coloreado de azul las longitudes de onda de luz más cortas, las más largas de rojo y las intermedias de verde. Y esta gama de longitudes de onda da como resultado este paisaje de galaxias tan vívido. Al mismo tiempo, esos tonos ofrecen nuevos datos sobre las distancias de las galaxias, de tal forma que las galaxias azules, las que observa el Hubble, están relativamente cerca de la tierra, y presentan una intensa formación estelar; mientras que las galaxias más rojizas tienden a estar más alejadas, y son las que detecta el Webb. Ese color rojo intenso muestra que las formaciones contienen polvo cósmico que absorbe los colores más azules de la luz. «La imagen completa no se aclara hasta que se combinan los datos de Webb con los de Hubble», explica Windhorst.

El equipo investigador lleva varios años realizando estas observaciones con el propósito de buscar objetos transitorios, es decir, aquellos cuyo brillo varía con el tiempo. Y gracias a esa búsqueda han dado con esta instantánea tan completa de un rincón del cosmos. En total se han identificado 14 cuerpos transitorios, de los cuales, 12 se encontraban en galaxias aumentadas por lentes gravitacionales, y se cree que son estrellas individuales o sistemas estelares múltiples. De los dos objetos restantes se espera que sean supernovas.

«Llamamos a MACS0416 el cúmulo de galaxias del Árbol de Navidad, tanto por su color como por las luces parpadeantes que encontramos en su interior. Podemos ver transitorios por todas partes», explica Haojing Yan, miembro de la Universidad de Missouri y coautor del artículo. Los astrónomos podrían encontrar muchos más transitorios en este cúmulo, y en otros similares, mediante un seguimiento regular con el James Webb.

Una estrella monstruosa

Entre los objetos transitorios identificados, el astrofísico del IFCA, José M. Diego, destaca una estrella binaria que ha bautizado con el nombre de «Mothra«, en alusión a su naturaleza monstruosa, «ya que es muy brillante, está magnificada, y se sitúa en una galaxia que existió unos 3 000 millones de años después del Big Bang». Además se ha podido determinar que su masa es entre 10 000 y 1 millón de veces la del sol y formada por dos estrellas gigantes, una caliente y otra fría. Mothra es similar a Godzilla, otra estrella ampliada descubierta hace meses por el investigador cántabro (tanto Godzilla como Mothra son monstruos gigantes, conocidos como kaiju en el cine japonés).

Mothra es una estrella situada dentro del cúmulo MACS0416. Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, IFCA, UWA, ASU y Universidad de Misuri.

Mothra ya había sido avistada por Hubble en 2014, algo inusual, ya que se necesita una alineación muy específica, entre el cúmulo de galaxias que se sitúa en primer plano y la estrella de fondo, para magnificar con tanta precisión un astro. Según los expertos esto ocurre porque probablemente exista un objeto adicional dentro del cúmulo en primer plano, que da más aumento para ver con tanta claridad a Mothra, lo que llaman una mili-lente. El trabajo se ha publicado en Astronomy & Astrophysics.

«La explicación más probable es que se trate de un cúmulo estelar globular demasiado débil para que Webb lo vea directamente», afirma Diego, autor principal del artículo que detalla el hallazgo. «Pero aún no conocemos la verdadera naturaleza de esta lente adicional”, concluye. Por tanto, el origen exacto del astro monstruoso está aún por conocer. ​

Los resultados del hallazgo se publican días después de que, gracias también al telescopio James Webb, se observe la galaxia más lejana parecida a la nuestra, lo que ha revelado que ya existían otras similares a la Vía Láctea hace 11.700 millones de años, cuando el universo tenía solo un 15 % de la edad actual, investigación que también ha tenido presencia española del Centro de Astrobiología (CAB, INTA-CSIC).