Tras un año y medio de observaciones con el telescopio espacial James Webb, a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, se ha encontrado una “sobreabundancia” de galaxias brillantes en una época muy temprana del universo. Este hallazgo supone un cambio en los modelos conocidos: ahora, la labor es ahondar en el conocimiento de las primeras galaxias y su formación cuando el universo tenía menos de 500 millones de años. Con este propósito, a principios de este mes fue aprobado el proyecto CAPERS, liderado por Mark Dickinson y con un malagueño como segundo al mando: el astrofísico Pablo Arrabal. 

Arrabal trabaja en Tucson (Arizona) para la NSF (National Science Foundation), concretamente en el NOIRLab, con el telescopio espacial James Webb. Gestiona varios proyectos como la espectroscopía del cartografiado CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science) que ha encontrado, entre otras cosas, algunas de las galaxias más lejanas jamás observadas.

Este nuevo estudio que han desarrollado es “un hito de la astrofísica”, ya que se estudiarán más de 100 galaxias de 500 millones de años después del Big Bang. “Vamos a observar en un único proyecto cinco veces más galaxias de las que hemos sido capaces de confirmar hasta ahora en esa época. Es un salto cuantitativo bien sustancial”, relata Arrabal, y asegura que lo afronta “con mucho entusiasmo”.

El proyecto CAPERS (CANDELS-Area Prism Epoch of Reionization Survey) comprende 200 horas de espectroscopía e imagen en paralelo. Se trata del tercer proyecto del James Webb más amplio en tiempo dedicado y el más grande de espectroscopía profunda, que es el tipo de datos que se van a tomar: resultan ser cruciales para el estudio de estas galaxias, según detalla el astrofísico.

Concretamente, sirve para medir con precisión a qué distancia se encuentran, y poder confirmar que realmente son galaxias en esa época tan temprana del universo y no son otro tipo de objetos. 

¿En qué consisten este tipo de datos? Supone descomponer la luz que se recibe del objeto en longitud de onda, con una medida de la distribución de energía de la galaxia. Se pueden identificar ciertos patrones que corresponden con ciertos elementos y fenómenos físicos: eso es lo que permite una medida precisa tanto de la distancia como de otras propiedades físicas relevantes, según detalla Arrabal.

Arrabal, en una de sus conferencias.

Además de la participación en este proyecto, Arrabal ha liderado dos programas con el James Webb y forma parte de otra decena de ellos. Ahora, a sus 34 años ha sido fichado por la NASA, donde trabajará como astrofísico en numerosos campos de estudio. En agosto se marchará a vivir a Washington D. C. para comenzar una nueva etapa en el Centro de Vuelo Espacial Goddard. “Estoy muy contento, ha sido una gran noticia para mí. Y es un alivio saber que ya voy a disponer de los datos necesarios para poder llevar a cabo el proyecto que yo he propuesto”, cuenta.

El telescopio espacial James Webb, que comenzó a construirse en 2004, ha supuesto una inversión de 10.000 millones de dólares. Esta herramienta fue puesta en órbita a finales de 2021 y se gestiona de forma conjunta entre la NASA, ESA (Europa) y la CSA (agencia canadiense).

Una de las galaxias que se ha estudiado, denominada CEERS-93316, parecía estar aún más lejos y ser más luminosa, lo que podía significar un nuevo récord para la más temprana jamás observada. En un proyecto posterior con datos de espectroscopía, liderado por Arrabal y publicado en la revista Nature, se confirmaron las galaxias brillantes más lejanas hasta el momento y a su vez refutaron la naturaleza ultralejana de CEERS-93316, "la cual medimos con precisión a una distancia muy inferior, en una época 1000 millones de años posterior a la originalmente estimada utilizando únicamente los datos de imagen", explica.

Imagen de porciones del campo profundo de CEERS, uno de los tres campos que se observará en el proyecto CAPERS. NASA/ESA/CSA/S. Finkelstein/M. Bagley/R. Larson/A. Pagan

Para Arrabal, el resultado “más interesante y más sorprendente” en este primer año y medio de estudios del James Webb es la gran abundancia de galaxias brillantes en una época muy temprana del universo. “Supone un desafío a nuestra concepción de los modelos de evolución de galaxia en esa época. Representa un reto que ahora tenemos que descifrar y ver cómo afecta a nuestro entendimiento de cómo se forma una galaxia y su evolución, así como de la propia formación de la Vía Láctea en última instancia”.

El astrofísico, que nació y creció en el barrio de El Palo en Málaga, estudió la licenciatura de Física en la Universidad de Granada y completó su formación en el Instituto de Astrofísica de Canarias donde realizó el máster y doctorado en Astrofísica. “Estamos en un momento muy estimulante para la astrofísica, es una época dorada”, cuenta Arrabal, que recalca la labor de todo su equipo, compuesto por unas 30 personas. “Me siento muy afortunado por formar parte de esto y muy orgulloso también por todo lo que hemos hecho, un esfuerzo enorme y muy prolongado en el tiempo”.