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¬ŅQu√© observar√° el telescopio espacial James Webb?

Autor
Categoría
Artículo
Ciencia
Tecnología
Astronomía
Física
Fecha de Publicación
2022/06/21
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En la navidad del a√Īo pasado -el 25 de diciembre de 2021, por si est√°s leyendo esto en el futuro-, se inici√≥ una misi√≥n que abre una nueva era en nuestra comprensi√≥n del universo con el lanzamiento del telescopio espacial James Webb (JWST por sus siglas en ingl√©s). El susodicho fue lanzado en un cohete Ariane 5 desde la costa latinoamericana en la Guyana Francesa. Aunque no, no fue un proyecto de la gran Latinoam√©rica unificada, sino que un very old classic de la NASA. En realidad, fue financiado por una colaboraci√≥n entre tres organizaciones: la ESA (de la Uni√≥n Europea), el CSA (de origen canadiense) y -adivina- la NASA (de los Estados Unidos, obviamente). Entonces si no es un proyecto latinoamericano, ¬Ņpor qu√© lo lanzaron aqu√≠? Principalmente, porque se necesitaba que estuviera m√°s cerca de la l√≠nea del Ecuador para tomar la velocidad necesaria y, adem√°s, porque si llegase a explotar es mejor que est√© en un continente bananero cerca de la costa.
El James Webb tomando sol en las playas de Guyana Francesa unas horas antes de iniciar su misión.
El JWST caus√≥ sensaci√≥n por su estructura de origami y por el riesgo que supone hacer orbitar un telescopio tan lejos de la Tierra, b√°sicamente porque si llegase a fallar no podr√≠amos ir a arreglarlo -astrophysics panic-. Ya sucedi√≥ con el tan querido Hubble que en 1993 se descubri√≥ que su fino -y elegante- espejo ten√≠a una distorsi√≥n llamada aberraci√≥n esf√©rica por lo que, en una aventura √©pica, un equipo de siete astronautas tuvo que subir al espacio en una exitosa misi√≥n de reparaci√≥n que se extendi√≥ durante unos largos 11 d√≠as. Muy distinto ser√≠a si le llegase a pasar algo al JWST, en este caso s√≥lo nos quedar√≠a llorar y perdernos de las grandes maravillas que promete. Si bien el James Webb es el sucesor del Hubble que con sus 31 a√Īos est√° llegando al final de su vida operativa, en ning√ļn caso viene a reemplazarlo puesto que estos telescopios captan muy distintos registros de luz: el Hubble se encarga de luz que est√° dentro del espectro visible del ser humano, mientras que el JWST captar√° un tipo de luz muy espec√≠fica con una frecuencia bastante por debajo de ese espectro. S√≠, hace un rato dijimos estructura de origami como se pudiera dejar sin explicar: Digamos que el telescopio fue confeccionado con un gran espejo ba√Īado en oro doblado como un origami el cual se despleg√≥ de manera gloriosa luego de culminar el lanzamiento y dej√©moslo hasta ah√≠ porque de eso ya se ha hablado bastante.
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Bueno, bac√°n el telescopio, suena importante, pero si es tan bac√°n entonces dime: ¬Ņqu√© tan lejos mira en el universo? ¬Ņa qu√© distancia? Yo tengo un telescopio en mi casa y mira hasta Saturno, ¬Ņqu√© tan lejos mira ese? A ver si es m√°s bac√°n que el m√≠o.
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Pero es que el alcance del JWST no se mide en distancia‚Ķ se mide en tiempo: est√° mirando cerca de 13700 millones de a√Īos atr√°s, tan s√≥lo 380 mil a√Īos despu√©s del Big Bang.
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Wow ‚Ķ ¬°¬Ņest√° viajando hacia atr√°s en el tiempo?!
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Mm‚Ķ it¬īs complicated
El espacio y el tiempo son complicados, desde Einstein que entendemos que est√°n s√ļper intrincados el uno en el otro y, de hecho, ahora los tratamos como una sola cosa: el espacio-tiempo. Tal es la co-implicaci√≥n entre espacio y tiempo que de seguro has escuchado eso de que muchas de las estrellas que vemos en el cielo ya han muerto pero su luz sigue viajando por el espacio. En tal caso, estamos ‚Äúviendo el pasado‚ÄĚ porque la luz viene de un lugar tan lejano, tardando siglos o milenios en llegar a la Tierra, que la imagen visualizada ya no coincide con el estado actual del astro. Pero el modo de ‚Äúver el pasado‚ÄĚ del JWST es ligeramente distinto, no se trata de luz que est√° viajando desde alg√ļn lugar lejano del universo como sucede con las estrellas zombies, sino de una frecuencia espec√≠fica de luz que est√° presente en todo el universo -y, por supuesto, tambi√©n aqu√≠ en la Tierra y sus alrededores- pero que se ha ido atenuando a lo largo de miles de millones de a√Īos. A esta radiaci√≥n se le conoce como Radiaci√≥n de Fondo de Microondas (tambi√©n conocida como CMB: Cosmic Microwave Background) y corresponde al remanente del resplandor irradiado 380 mil a√Īos despu√©s del Big Bang cuando la expansi√≥n del espacio cedi√≥ lugar a que la luz se dispersara libremente. Ya, pero ¬Ņqu√© es eso de que la luz se liber√≥? Para entenderlo bien, debemos indagar en las distintas etapas que tuvieron lugar durante el Big Bang. Y de paso entender bien esto de la ‚Äúgran explosi√≥n‚ÄĚ.
Radiación de fondo de MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMmmmmmmmmmmMMMMMMMmmmmMMMMMmmmMMMmMmmMMMmMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMmMMmmmmmmmmmmmmmmMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmMMMMMMmmmmmmmmmmmmm DING
Todo comenz√≥ hace unos 13.800 millones de a√Īos por la ma√Īana -s√≠, todo todillo-, con este fen√≥meno al que le pusieron Big Bang de manera burlesca pero que despu√©s parece que a alguien se le olvid√≥ cambiarle el nombre y se qued√≥ as√≠. Resulta que hay un gran malentendido con el Big Bang porque, a veces, se suele explicar como el momento en que una bolita de materia muy condensada explot√≥ y bibidi babidi b√ļ apareci√≥ el universo. En realidad, el t√©rmino intenta agrupar una serie de procesos altamente complejos que corresponden a los primeros resquicios del universo de los que nuestras teor√≠as m√°s actuales pueden hacerse cargo. Superando el sinsentido de una bola de materia que explota, cabe aclarar que, como el fen√≥meno debe entenderse procesualmente, tampoco est√° afirmando una especie de generaci√≥n espont√°nea o una maravillosa creaci√≥n divina. Sino que los procesos involucrados podr√≠an retrotraerse de manera indefinida hacia atr√°s en el tiempo, entendiendo incluso al tiempo como algo en creaci√≥n dentro de este proceso y no como algo absoluto de lo que podr√≠amos preguntar: ¬Ņa qu√© hora fue el Big Bang? En t√©rminos concretos, esta teor√≠a es una forma de explicar una serie de fen√≥menos en que se generaron el tiempo, nuestro espacio con sus tres dimensiones y, luego de un largo rato, la materia. Lo crucial aqu√≠, por lo tanto, es que la materia no apareci√≥ repentinamente y, de hecho, apareci√≥ mucho pero que mucho despu√©s, puesto que su creaci√≥n debi√≥ ser antecedida por al menos tres momentos cr√≠ticos.

A LONG TIME AGO…

Primero lo primero, el periodo m√°s lejano que podemos hacer inteligible, seg√ļn la f√≠sica, es aquel donde s√≥lo hab√≠a fluctuaciones cu√°nticas del vac√≠o. Es decir, latencias, potencialidades y materialidades posibles dentro del vac√≠o mismo. Entendido de una forma particular en la f√≠sica, el vac√≠o cu√°ntico no es una simple nada, sino que est√° lleno de posibilidades. Por ejemplo, si tienes un trocito de vac√≠o, siempre est√° la posibilidad de que surja repentinamente un par part√≠cula-antipart√≠cula de su interior. El asunto se complica bastante si queremos saber de d√≥nde vienen tales potencialidades, pero, como mencionamos, siempre se puede seguir avanzando hacia atr√°s y probablemente, en tal esfuerzo, la teor√≠a de s√ļper cuerdas tendr√≠a bastante que decir. Pero bueno, si nos quedamos con las teor√≠as vigentes hoy en d√≠a (de las cuales las teor√≠as de cuerdas no forman parte *cries in ten-dimensional space*) nuestro inicio son las fluctuaciones cu√°nticas del vac√≠o.
Cubo en 10 dimensiones. Empieza a sonar TOOL de fondo

NO TANTO TIEMPO ATR√ĀS

Un tiempo de Planck y 10‚ąí3510^{-35} segundos m√°s tarde vendr√≠a un periodo llamado inflaci√≥n donde el universo pre-primigenio comienza a expandirse exponencialmente dominado por una √ļnica part√≠cula llamada -con una originalidad digna de la f√≠sica- inflat√≥n. Ah, s√≠, ¬Ņqu√© es eso de tiempo de Planck? Uf, otra historia, pero imagina una part√≠cula a la velocidad m√°s r√°pida posible recorriendo la distancia m√°s corta medible, ¬Ņcu√°nto se demora?, sin duda, muy poquito. El universo, entonces, durante este segundo momento, se encuentra en un estado muy simple, totalmente cubierto por el campo inflacionario y las √ļnicas heterogeneidades existentes son los remanentes de las fluctuaciones cu√°nticas presentes en el inflat√≥n. La importancia de suponer este periodo de inflaci√≥n yace en que da soluci√≥n a diversos problemas que presenta la teor√≠a cl√°sica del Big Bang como, por ejemplo, la contradicci√≥n con la segunda ley de la termodin√°mica con la que se enfrenta. Seg√ļn esta ley, mientras el universo se expande de manera libre, se debiese volver m√°s desordenado y no tender a formar estructuras estables como estrellas y galaxias. As√≠, el campo inflacionario provee una especie de pegamento para el universo que, en conjunto con la estructura heredada por las fluctuaciones cu√°nticas del vac√≠o, permitir√≠an pozos potenciales de acumulaci√≥n de energ√≠a que luego se convertir√≠an en planetas, estrellas, conejos, etc. Y aqu√≠ es donde se cuecen las habas, estos pozos potenciales que corresponden a un primer mapa de la estructura del universo es el principal objetivo del JWST.

HACE UN RATITO (?)

As√≠ llegamos al tercer momento de la teor√≠a moderna del Big Bang, el destello. Ese momento donde la luz se libera formando este mapa. En este punto, a√ļn no existe la materia, el universo es s√≥lo un caldo de quarks y gluones (conocido como QGP: quark-gluon plasma), donde estas part√≠culas fundamentales se encuentran sueltas en movimiento relativista sin llegar a formar la materia que nos conforma, o materia bari√≥nica que le dicen. Recordemos que los quarks son unas part√≠culas que pegadas entre s√≠ con un par de gluones (as√≠ es, gluones viene de glue) forman varias de nuestras part√≠culas favoritas como los protones y los neutrones. Durante este periodo, tuvo lugar un cambio denominado Bariog√©nesis, proceso que sigue sin ser comprendido del todo, donde los quarks se combinaron en bariones, produciendo la actual asimetr√≠a entre materia y antimateria. Este fen√≥meno en conjunto con un aumento del tama√Īo del universo produjo una dr√°stica reducci√≥n de la temperatura que permiti√≥ lo que se conoce como Nucleos√≠ntesis primordial en la que se cristalizaron no solamente las part√≠culas subat√≥micas y los primeros n√ļcleos de deuterio y helio, sino que tambi√©n obtuvieron su forma actual las mism√≠simas fuerzas fundamentales de la f√≠sica. Cuando se acab√≥ el caos relativista, los electrones y los n√ļcleos lograron combinarse y la materia finalmente se consolid√≥, provocando que la radiaci√≥n se desacoplara de los √°tomos abri√©ndose paso por el universo libremente como un gran flash. Y ¬°boom! Como una gran fotograf√≠a quemada en el fondo del universo se produjo lo que hoy llamamos Radiaci√≥n C√≥smica de Microondas y constituye una de las mayores fuentes de conocimiento sobre las leyes que dominan nuestro mundo, sobre la naturaleza misma del tiempo y sobre la posibilidad de otros mundos que descubrir. As√≠ que hoy, luego de este largo e intrincado recorrido, hemos de mirar con esperanza la misi√≥n iniciada por el JWST y desearle la mejor de las suertes.
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