De Galileo al telescopio espacial James Webb: ¿somos capaces de asimilar la infinitud del universo?

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Francisco Jose Torcal Milla, Universidad de Zaragoza

En 1609, Galileo Galilei realizó las primeras observaciones del cosmos a través de telescopios que él mismo construyó. En 2022, 413 años más tarde, la tecnología y la ciencia han hecho posible la puesta en órbita del telescopio espacial James Webb, el más potente construido hasta la fecha. ¿Hasta dónde pudo observar Galileo y qué somos capaces de observar hoy? ¿Las observaciones del James Webb volverán a cambiar la concepción del universo, tal y como lo hicieron las de Galileo?

Descubrir por primera vez las maravillas del Sistema Solar

Con solo dos lentes simples e inspirado por un instrumento construido por el óptico holandés Hans Lippershey, Galileo Galilei ensambló en 1609 su primer telescopio. Tras varios prototipos, llegó a conseguir unos aumentos de 20x con un telescopio de 1,27 metros de largo. Con él logró observar con detalle la Luna, los cuatro satélites más grandes de Júpiter (Ío, Europa, Ganímedes y Calixto) que hoy conocemos como satélites galileanos, las manchas solares, y la constelación de Orión, entre otros objetos celestes. Si Galileo descubría satélites orbitando planetas del Sistema Solar, para el telescopio James Webb el Sistema Solar se queda pequeño, y consigue extraer datos de la composición atmosférica de un exoplaneta situado a casi 1 150 años luz de la Tierra.

La Luna es imperfecta y el Sol tiene manchas

La doctrina aristotélica dictaba la existencia de dos esferas: la sublunar, donde se encuentra la Tierra, corruptible y cambiante, y la supralunar, donde se encuentran la Luna, el Sol y las estrellas, perfecta e imperturbable. La teoría de Aristóteles había perdurado casi dos milenios y era la base del pensamiento religioso imperante: los astros inmaculados eran creaciones de Dios. Pero en 1610 aconteció un hecho que cambiaría la comprensión del universo reinante hasta entonces. Galileo, gracias a sus telescopios, pudo observar la bóveda celeste como nadie antes lo había hecho, poniendo en entredicho al mismísimo Aristóteles. Observó con detalle las fases lunares, comprobando que la Luna no era una esfera perfecta, sino que poseía cráteres y montañas, al igual que la Tierra. También fue capaz de observar el Sol, aprovechando los atardeceres y amaneceres, y descubrió las manchas solares, dinámicas y cambiantes.

El Sol se convirtió en el centro del universo

Además del Sol y la Luna, Galileo fue capaz de observar otros astros como el planeta Venus, del que descubrió que tenía también fases, muy similares a las de la Luna. Este descubrimiento le llevó a considerar la teoría propuesta por el astrónomo prusiano Nicolas Copérnico según la cual el Sol representaba el centro del Universo y no la Tierra, como aseguraba la doctrina de Tolomeo, instaurada desde hacía 15 siglos.

Galileo pasó a ser firme defensor y pedagogo del heliocentrismo, que él mismo había demostrado experimentalmente al estudiar las órbitas de algunos planetas y las fases de Venus. Hoy sabemos que el Sol es solo el centro de un sistema solar entre miles de millones de sistemas similares al nuestro.

La teoría heliocéntrica simplificaba enormemente las órbitas de los objetos celestes, pero estos descubrimientos empíricos no fueron bien acogidos por la Santa Sede, que acabó condenando a Galileo a prisión perpetua y a retractarse en público de haberlos proclamado y enseñado a sus alumnos. Cuenta una de las leyendas más apasionadas de la historia de la astronomía que una vez que se hubo retractado, pego una patada al suelo y exclamó E pur si muove (y, sin embargo, se mueve), refiriéndose a la Tierra.

El telescopio espacial James Webb: la infinitud del universo profundo

Más de cuatro siglos después, la ciencia y la tecnología han evolucionado tanto que han permitido construir y enviar al espacio el telescopio James Webb, el más potente construido hasta la fecha. El objetivo principal del macro gigante cósmico es observar la formación de las primeras galaxias, de las estrellas y planetas, etc., hitos que se encontraban fuera del alcance de cualquier instrumento construido por el ser humano hasta la fecha.

El James Webb posee un espejo primario de 6,5 metros de diámetro que permite una resolución angular de 2,25·10-7 radianes, lo que equivaldría a distinguir las divisiones milimétricas de una regla situada a 4,44 km de distancia. Además, a diferencia de su antecesor, el telescopio espacial Hubble, el James Webb opera en longitudes de onda más largas (hacia el infrarrojo), lo que permite la observación y estudio de objetos muy antiguos y muy lejanos, con un alto desplazamiento al rojo, sin la perturbación que el polvo interestelar produce en las imágenes capturadas por el Hubble.

Las primeras imágenes mostradas por la NASA no han dejado indiferente a nadie. En ellas podemos observar un área del cosmos perteneciente al espacio profundo, nunca vista con tan alta resolución, donde se pueden observar galaxias y estrellas que se encontraban, cuando emitieron la luz que nos llega hoy, a 13 500 millones de años luz de distancia, o la Nebulosa de Carina que, comparada con la imagen del Hubble, luce más radiante que nunca.

Explicar el origen del universo y encontrar vida en otros planetas

La observación del universo primitivo, la formación de galaxias, estrellas, planetas y su destrucción ayudará a explicar fenómenos como la reionización cósmica, postulada pero no demostrada con plenitud hasta el momento, o cómo ocurrió el periodo de inflación (expansión exponencial) cósmica acontecido en la etapa inicial del universo. Esta información podría explicar cómo se formó lo observable, qué ocurrió instantes después del Big Bang, cómo comenzó todo a existir.

El James Webb también nos ha permitido observar miles de galaxias detrás de otras galaxias, cada vez más lejanas a nosotros en el espacio y el tiempo, y nidos de estrellas, de innumerables soles.

La obtención por parte del James Webb de la huella química de planetas en otros sistemas solares, que los hay por miles, podría dar con la marca definitiva de vida más allá del minúsculo Sistema Solar en el que nos movemos. Vida en otros planetas, en el pasado remoto del cosmos. ¿Cómo vivirá la sociedad estos nuevos conocimientos? ¿Qué significarán para los humanos del futuro? ¿Estaremos preparados?

Las primeras imágenes de James Webb son el comienzo de una nueva era y tenemos el privilegio de vivirla, de sentirnos un poco como Galileo.

Francisco Jose Torcal Milla, Profesor Titular. Departamento de Física Aplicada, Universidad de Zaragoza

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.