Las ‘fotos’ del James Webb trastocan las teorías sobre el universo primigenio

Dos años después de que el telescopio espacial James Webb empezara a tomar fotos de galaxias en los confines del universo, sus nítidas imágenes ya han sido capaces de trastocar parte del marco teórico sobre el que se fundamentaba la concepción del universo primigenio que se formó poco después del Big Bang. Así, aunque la idea general sobre su formación y evolución permanece imperturbable, la ciencia ya no tiene tan claro qué es lo que ha podido ocurrir para que algunas de estas galaxias se comporten como lo hacen. En este contexto de efervescencia científica, mañana da comienzo en Canarias la XXXV edición de la Canary Islands Winter School of Astrophysics del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), que planea sentar las bases de conocimiento sobre galaxias para que los futuros investigadores puedan dar la respuesta a estas cuestiones en el plazo de una o dos décadas. 

"Creíamos que sabíamos más sobre cómo funcionaban las galaxias, pero estas observaciones han puesto nuestras certezas patas arriba", relata la investigadora del IAC, Cristina Ramos, quien este año se estrena como profesora en el que ya se ha convertido en un evento clave para el Astrofísico. Hasta ahora se ha teorizado teniendo en cuenta dos fases de crecimiento del universo: el primigenio y el cercano. En el primero los procesos de formación estelar eran violentos y rápidos, condiciones que no permitirían que algunas estructuras estelares se formaran. En el universo cercano, por su parte, la velocidad de expansión se ha reducido y con ello, el tiempo pasa mucho más lento lo que da lugar a la creación de ciertas estructuras galácticas que hasta ahora se pensaban únicas de este punto temporal. Las imágenes del telescopio espacial, sin embargo, lo ponen en entredicho.

La teoría ha hecho aguas cuando se han fotografiado, por ejemplo, galaxias en edades tempranas con ciertas características que se creían únicas de las galaxias más jóvenes. "De repente ha visto que ya hay galaxias con discos, con barras y con estas estructuras que se supone que no deberían estar", explica la científica Adriana de Lorenzo-Cáceres, experta en evolución galáctica y encargada de dar la charla inaugural de este evento. "¿Cómo es posible que esas estructuras no se hayan destruido en un universo caracterizado por procesos tan violentos?", se pregunta.

En estas imágenes también se han podido divisar galaxias muy brillantes en el origen del cosmos. "Es un número sorprendentemente alto", destaca, por su parte Ramos. Este intenso fulgor se produce tanto por una formación masiva de estrellas en su interior como por albergar agujeros negros supermasivos, que normalmente suelen aumentar el brillo porque, con su fuerza gravitatoria, generan vientos que retroalimentan al conjunto de la galaxia y la hacen más energética. Sin embargo, aunque en el universo primigenio se han encontrado esos agujeros negros en el centro de algunas galaxias, el viento que se supone que debería ir asociado a él ni está ni se le espera. "Ahora mismo hay una gran incertidumbre sobre lo qué les está pasando a esas galaxias del universo primigenio", constata Ramos. 

De ahí que ambas investigadoras defiendan que el estudio de la parte visible del universo –que conforma el 5% del cosmos–, tiene aún mucho que aprender. "Ahora mismo sabemos cómo funciona todo a grandes rasgos y lo que estamos haciendo es incidir en algunos de los aspectos que no cuadran en esa concepción", insiste Ramos. "Tenemos que entender qué está pasando ahí y qué es lo que tenemos mal en nuestra teoría", destaca, por su parte, Lorenzo-Cáceres, que recalca que, para ello, se necesita la colaboración de todos los actores implicados en la ciencia. 

"Cuando mi abuela nació no sabíamos ni siquiera que había galaxias como la nuestra", relata Lorenzo-Cáceres que recuerda que "la astrofísica extragaláctica es una rama joven y hemos descubierto muchas cosas en poco tiempo". De ahí que considere que, en el plazo de apenas diez años, se podrán encontrar estas respuestas. 

Aunque las imágenes tomadas por este potente telescopio espacial en plena gravedad cero han conmocionado a la comunidad internacional, los científicos no esconden su emoción por los grandes proyectos previstos para construir en tierra en los próximos años. El más esperado es el Telescopio Extremadamente Largo (ELT, por sus siglas en inglés) que con un diámetro de casi 40 metros será capaz de observar el universo con más detalle incluso que el telescopio espacial.

Canarias, además, ha anunciado la creación de un nuevo telescopio espacial que vendrá a dar más autonomía a los investigadores, ya que conseguir tiempo de observación en cualquier telescopio del mundo –más aún en uno como el James Webb– es una arduo proceso que no muchos llegan a completar.

Las 60 mentes del futuro

La  60 jóvenes estudiantes de posgrado que a partir de mañana y hasta el próximo día 17 de octubre se congregan en la escuela de invierno que se celebrará entre el Museo de la Ciencia y el Cosmos y en el IACTec, donde un grupo de profesores de diez centros de investigación de todo el mundo impartirá dos semanas de clases y ponencias para actualizar el conocimiento de estos jóvenes investigadores. La Winter School of Astrophysics es un evento clave en el calendario del Astrofísico que se lleva organizando ininterrumpidamente desde 1989. Así lo corrobora Ignacio Martín, coordinador del evento, que asevera que este encuentro es crucial para establecer colaboraciones internacionales entre los ponentes asistentes y crear cantera para el Astrofísico. 

El evento surgió apenas unos años después de la fundación del IAC (1975) con el propósito de ofrecer un gran espacio de debate en el que estuvieran presentes tanto investigadores reputados como las nuevas generaciones. "Este encuentro permite una cercanía con los profesores que otros congresos no son capaces de ofrecer", explica Ignacio Martín, quien valora esta característica como una de las que permite establecer un diálogo más fluido, tender más puentes y generar colaboraciones internacionales que son las que, en última instancia, permiten el avance de la ciencia.

En el caso concreto de las galaxias, al tratarse sistemas altamente complejos, resultado fundamentalmente de la interacción entre gas, estrellas, materia oscura y agujeros negros, requiere de un estudio multidisciplinar que combine distintas técnicas tanto de observación como de modelado computacional.  "Necesitamos a toda la gente que estudie en ciertas ramas de la ciencia para poder responder unas preguntas como estas que se nos han presentado cuando creíamos que entendíamos ya gran parte del funcionamiento del cosmos", sentencia Lorenzo-Cáceres. 

En esta edición se han primado los grupos reducidos –se ha escogido minuciosamente a 60 candidatos entre más de un centenar– para que puedan aprovechar la interacción con investigadores de alto nivel. Así, por ejemplo, a la escuela de invierno está invitado "un profesor estadounidense que estudia el halo de gas que envuelve las galaxias y que supone pensar que estas estructuras son más grandes de lo que se ha pensado tradicionalmente", destaca Martín, que indica que este tipo de ponencias "permitirán ofrecer a los estudiantes una visión algo más compleja y actualizada sobre lo que es una galaxia". "Queríamos contar con buenas profesoras y profesores hablando en un marco superamplio como es el de las galaxias", recalca el coordinador, que recuerda que un tercio de los investigadores del IAC se dedican precisamente al estudio de estas estructuras estelares.

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