¿Somos capaces de absorber la infinidad del universo?

Los descubrimientos de Galileo con su telescopio hicieron añicos los principios de creencia, 413 años después James Webb demuestra la imposibilidad humana de reaccionar ante todo

Francisco José 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 después, la tecnología y la ciencia han hecho posible el lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb, el más potente jamás construido. ¿Hasta dónde pudo observar Galileo y qué podemos observar hoy? ¿Cambiarán las observaciones de James Webb el concepto del universo nuevamente como lo hizo Galileo?

Reproducción de uno de los telescopios de Galielo en el Museo Galileo de Florencia. A la derecha el Telescopio James Webb.
Wikimedia Commons NASA, ESA, CSA y STScI

Descubre las maravillas del sistema solar por primera vez

Inspirándose en un instrumento del óptico holandés Hans Lippershey, Galileo Galilei construyó su primer telescopio en 1609 utilizando solo dos lentes simples. Después de varios prototipos, logró un aumento de 20x con un telescopio de 1,27 metros. Esto le permitió observar con detalle, entre otras cosas, la luna, los cuatro satélites más grandes de Júpiter (Io, Europa, Ganímedes y Calixto), los que ahora conocemos como satélites galileanos, las manchas solares y la constelación de Orión. Si Galileo descubrió satélites que orbitan planetas en el sistema solar, el sistema solar sigue siendo pequeño para el telescopio James Webb y logra extraer datos sobre la composición atmosférica de un exoplaneta ubicado a casi 1.150 años luz de la Tierra.

Las anotaciones hechas por Galileo de los satélites de Júpiter (las pequeñas estrellas que se ven en sus notas) observados en diferentes días. Ilustración del tratado Sidereus Nuncius publicado por Galileo en 1610.

La luna es imperfecta y el sol tiene manchas.

La doctrina aristotélica dictaba la existencia de dos esferas: la sublunar, donde la tierra es perecedera y mutable, y la supralunar, donde la luna, el sol y las estrellas son perfectos e inquebrantables. La teoría de Aristóteles había perdurado durante casi dos milenios y era la base del pensamiento religioso dominante: las estrellas impecables eran creaciones de Dios. Pero en 1610 ocurrió un evento que cambiaría la comprensión del universo prevaleciente en ese momento. Gracias a sus telescopios, Galileo pudo observar la esfera celeste como nadie antes y cuestionar al propio Aristóteles. Observó las fases de la luna en detalle y confirmó que la luna no era una esfera perfecta sino que tenía cráteres y montañas como la tierra. También pudo observar el Sol usando puestas de sol y amaneceres, y descubrió manchas solares dinámicas y cambiantes.

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Fases de la luna dibujadas por Galileo Galilei gracias a sus observaciones. Una de las imágenes más bellas de su libro Sidereus nuncius (conocido como Mensajero Sideral, y también bajo el significado de Mensaje Sideral).

El sol se convirtió en el centro del universo.

Además del Sol y la Luna, Galileo pudo observar otras estrellas, como el planeta Venus, que descubrió que también tenía fases muy similares a las de la Luna. Este descubrimiento lo llevó a considerar la teoría del astrónomo prusiano Nicolaus Copernicus de que el sol era el centro del universo y no la tierra, como afirmaba la teoría de Ptolomeo de 15 siglos antes.

Galileo se convirtió en un firme defensor y educador 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 simplificó enormemente las órbitas de los cuerpos celestes, pero estos descubrimientos empíricos no fueron bien recibidos por la Santa Sede, que finalmente condenó a Galileo a cadena perpetua y lo retiró públicamente tras proclamarlos y enseñarlos a sus alumnos. Una de las leyendas más apasionantes de la historia de la astronomía relata que tras retractarse, pisó el suelo y exclamó E pur si muove (sin embargo, se mueve), relativo a la tierra.

El modelo geocéntrico del universo de Ptolomeo. Fuente: Wikipedia.
Modelo heliocéntrico de Copérnico. Fuente: Wikipedia.

El telescopio espacial James Webb: la infinitud del universo profundo

Más de cuatro siglos después, la ciencia y la tecnología han avanzado lo suficiente como para hacer posible construir y enviar al espacio el Telescopio James Webb, el más poderoso jamás construido. El objetivo principal del macro gigante cósmico es observar la formación de las primeras galaxias, estrellas y planetas, etc., hitos que hasta ahora no han podido ser alcanzados por ningún instrumento hecho por el hombre.

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El James Webb tiene un espejo primario de 6,5 metros de diámetro, dando una resolución angular de 2,25*10-7 radianes, lo que equivaldría a discernir las divisiones milimétricas de una regla 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 elevado corrimiento al rojo, sin las perturbaciones que produce el polvo interestelar en las imágenes capturadas por el Hubble.

Las primeras imágenes mostradas por la NASA no han dejado indiferente a nadie. En ellos podemos observar una zona del espacio nunca antes vista en tan alta resolución, donde podemos ver galaxias y estrellas que se encontraban a 13.500 millones de años luz de distancia cuando emitieron la luz que hoy nos llega. o la Nebulosa de Carina, que se ve más brillante que nunca en comparación con la imagen del Hubble.

Imagen del espacio tomada por el Telescopio Espacial James Webb. Fuente: NASA, ESA, CSA y STScI.
Nebulosa de Carina. Arriba: Hubble, abajo: James Webb. Fuente: NASA, ESA, CSA y STScI.

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 aún no completamente probada, o el período de inflación cósmica (expansión exponencial) en los primeros días ocurrido nivel del universo. Esta información podría explicar cómo surgió lo observable, qué sucedió justo después del Big Bang, cómo comenzó a existir todo.

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

La determinación de James Webb de las huellas químicas de planetas en otros sistemas solares, de los que hay miles, podría encontrar el rastro definitivo de vida más allá del diminuto sistema solar en el que nos movemos. Vida en otros planetas, en el pasado lejano del cosmos. ¿Cómo vivirá la sociedad este nuevo conocimiento? ¿Qué significan para las personas 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.La conversación

Francisco José Torcal Milla, Catedrático. Instituto de Física Aplicada, universidad de zaragoza

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

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