Como comunicador científico, no creo que pase una semana sin que llegue a mi bandeja de entrada un comunicado de prensa informándome que los astrónomos han encontrado algún nuevo objeto que batió récords.
A veces es el planeta más pequeño descubierto hasta ahora o la estrella con mayor deficiencia de hierro. Pero una afirmación muy común es un récord de distancia: la galaxia más lejana de la Tierra jamás vista, por ejemplo.
Cuando se trata de este tipo de récords, tengo sentimientos complicados, construidos a lo largo de décadas de escribir sobre ellos. Estos anuncios deben analizarse cuidadosamente porque a veces no son tan importantes, pero a veces indican un cambio radical en lo que podemos hacer o entender.
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Los registros de distancias son un excelente indicador del estado del arte en astronomía. Encontrar galaxias extremadamente lejanas es difícil. En general, los objetos se vuelven más pequeños y más débiles con la distancia (aunque a veces se aplican extrañas excepciones), por lo que se necesitan telescopios enormes para detectarlos.
Luego viene la dificultad de determinar realmente su distancia. No podemos hacer esto directamente; No es que podamos subir a bordo de la nave espacial Enterprise y mantener la vista en el odómetro mientras nos dirigimos hacia allí. Por eso medimos las distancias de otras maneras.
El método mejor establecido es observar el corrimiento al rojo: el universo se está expandiendo y, mientras lo hace, el espacio arrastra a las galaxias con él. La luz que sale de una galaxia distante pierde energía mientras lucha contra esa expansión, por lo que cuando llega a nosotros, su longitud de onda se estira, que es lo que los astrónomos llaman corrimiento al rojo. Por razones históricas (y matemáticas), decimos que un fotón con su longitud de onda alargada por un factor de dos tiene un corrimiento al rojo de uno; si la longitud de onda es tres veces mayor, el corrimiento al rojo es dos, y así sucesivamente. Debido a que la velocidad a la que una galaxia se aleja de nosotros está relacionada con su distancia, encontrar el corrimiento al rojo de una galaxia se puede utilizar para medir esa distancia.
Tampoco es una tarea fácil porque convertir el corrimiento al rojo en distancia implica comprender algunas características bastante arcanas del universo, como la cantidad de materia normal, materia oscura y energía oscura que contiene, por nombrar sólo algunas. Pero tenemos números lo suficientemente precisos para esos parámetros como para tener una idea decente de las distancias.
Y aquí es donde realmente entra en juego “batir récords”. A veces veo un artículo o un anuncio sobre una nueva galaxia que rompe el récord anterior, pero tendrá un corrimiento al rojo de, digamos, 7,34, cuando el récord anterior era 7,33. ¡Esa diferencia es bastante pequeña! Y dependiendo de sus valores preferidos para los parámetros cósmicos, la diferencia podría sumar tan solo un millón de años luz. En nuestro ejemplo de un objeto con un corrimiento al rojo de 7,34, estamos hablando de distancias de alrededor de 13 mil millones de años luz, por lo que el que batió el récord no está exactamente superando a la otra galaxia. Además, en realidad no nos dice mucho sobre la naturaleza del cosmos simplemente encontrar una galaxia que logra vencer a otra por una nariz (o, supongo, por un brazo en espiral).
Por otro lado, hay veces que esos registros sí nos dicen algo importante.
Cuando trabajaba en el Telescopio Espacial Hubble a finales de la década de 1990, se estaba volviendo común encontrar objetos con un corrimiento al rojo de alrededor de 6,0 porque el observatorio fue diseñado, en parte, para poder ver galaxias extremadamente distantes. Se encontraron algunos objetos que podrían estar incluso más distantes, pero muchos fueron difíciles de confirmar. Con el tiempo, los astrónomos que utilizaron el Hubble y otros telescopios lograron vislumbrar galaxias aún más lejanas utilizando técnicas inteligentes como las lentes gravitacionales fortuitas.
Luego, en 2021, nuestras capacidades dieron un salto gigante con el lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb. Su ojo infrarrojo es más sensible a objetos extremadamente desplazados al rojo, y su enorme espejo de 6,5 metros supera a la óptica más pequeña del Hubble en la recolección de fotones. Pronto se publicaron artículos que afirmaban que había galaxias con desplazamientos al rojo de 10, 11 e incluso superiores, y aunque muchas de esas mediciones preliminares terminaron siendo falsas, en última instancia se confirmó que varias tenían desplazamientos al rojo superiores a 14. Esta es una de esas ocasiones en las que un récord es importante: nos dice que tenemos una nueva forma de observar el cosmos, lo que generalmente resulta en una nueva era de descubrimientos astronómicos.
Por si sirve de algo, en el momento de escribir este artículo el actual poseedor del récord es una mancha roja muy luminosa de una galaxia llamada MoM-z14 con un corrimiento al rojo de 14,44. Pero cuando leas esto, ¿quién sabe?
Esos registros también tienen un significado científico significativo. Por ejemplo, la luz viaja muy rápidamente pero no infinitamente. Se necesitan miles de millones de años para que la luz de estas galaxias tan alejadas llegue hasta nosotros, lo que significa que cuanto más lejos están, más temprano las vemos en la línea temporal del cosmos. Cualquier registro nuevo significa que hemos agregado información sobre nuestro conocimiento del universo temprano y, a veces, incluso significa que estamos viendo el universo en una etapa diferente de su desarrollo.
Por ejemplo, cuando el cosmos era muy joven era opaco. Pero luego, en algún momento, se formaron estrellas y agujeros negros supermasivos, que arrojaron energía y la hicieron transparente. A medida que descubrimos galaxias de ese período, podemos aprender sobre el entorno del espacio en ese momento, apenas unos cientos de millones de años después de que se formara el universo.
También aprendemos sobre las galaxias mismas. ¿Por qué brillan tanto a esa edad? Tienen agujeros negros supermasivos que se alimentan prodigiosamente de la materia que cae, pero ¿cómo es que esos agujeros negros crecieron tan grandes con tanta rapidez? Cuanto más distante encontramos una galaxia, más datos tenemos para desentrañar esos misterios.
Además, esa base de datos de objetos distantes se puede utilizar para conocerlos en general. Podríamos encontrar que las galaxias más distantes tienen una luminosidad promedio, con algunas superando un poco por encima de eso y ninguna siendo más brillante. Eso nos hablaría sobre la física de cómo se forman las galaxias, cómo crecen y cómo emiten luz. Si existe una sola galaxia distante más brillante, eso podría imponer límites firmes a su comportamiento.
Y hay otro récord que será difícil de superar o incluso de verificar. Cuando miremos lo suficientemente hacia atrás, no veremos más galaxias. ¿Por qué no? ¡Porque aún no se habrían formado! Las galaxias tardaron unos cientos de millones de años en recuperarse, y la materia oscura sirvió como andamio gravitacional, permitiendo que la materia normal se reuniera y condensara, acumulándose en cantidades colosales que eventualmente formarían nebulosas, estrellas y planetas. Si podemos ver lo suficientemente lejos en el cosmos distante, lo suficientemente lejos en el pasado, estaremos mirando hacia atrás en el tiempo, antes de que esas estructuras existieran.
Para ser justos, ya lo hemos hecho; Los telescopios de microondas han detectado la bola de fuego del Big Bang, la luz sobrante de la expansión original del universo que llena el cielo como un fondo de longitud de onda larga que brilla suavemente (según los registros de distancia, ¡tiene un corrimiento al rojo de aproximadamente 1000!). Pero hay una brecha de varios cientos de millones de años entre ese momento y el momento en que las galaxias comenzaron a aparecer por primera vez, y sabemos muy poco al respecto. Cada récord que encontramos estrecha ese límite un poco más.
El universo es hermoso, oscuro y profundo, pero con nuestros poderosos telescopios y cerebros inteligentes, seguimos adentrándonos más en él. Por eso, doy la bienvenida a cada nuevo récord que cae. En este punto de nuestra búsqueda, cada uno de los que se rompe es un paso hacia un nuevo territorio astronómico.