José María Diego, científico del IFCA: “En un par de años podríamos resolver el asunto de la materia oscura. Eso sería un bombazo”

Ni Badalona, ni Vigo, ni Granada, ni Cantabria. El único “árbol de Navidad” que importa está a 4.300 millones de años luz de distancia. El telescopio espacial James Webb de la NASA (JWST) y el Hubble se han unido para estudiar el cúmulo de galaxias MACS0416 y han producido una imagen pancromática que está dando mucho que hablar. José María Diego, investigador del Instituto de Física de Cantabria, asegura que “van a pasar cosas”.

Diego trabaja en el programa PEARLS del James Webb y es uno de los descubridores de Mothra, la monstruosa estrella, amplificada por una lente gravitacional, que arroja pistas sobre la esencia de la materia oscura. El astrónomo atiende la llamada de elDiario.es desde su despacho en la Universidad de Pensilvania en Filadelfia, dispuesto a hacer un esfuerzo para que los legos comprendan lo que están viendo.

“Árbol de Navidad” es un término muy apropiado para estas fechas, ¿están intentando  acercar la astrofísica al común de los mortales?

Sí, bueno, hay un par de razones: esta imagen representa un poco ese árbol de Navidad con sus luces de colores, pero es que, además, se encienden y se apagan. En este cúmulo de galaxias hemos visto estrellas que centellean, más de una quincena. Son los llamados tránsitos. La mayor parte son estrellas que están siendo amplificadas de forma momentánea por otra estrella que está entre nosotros y aquella más distante. Es lo que llamamos efecto de lente gravitatoria, a pequeña escala, como si pusiéramos una lupa delante de una estrella que está muy lejos y así, de repente, aumentara y cambiara su brillo.

Siguiendo con el símil, ¿Mothra sería la estrella tope del árbol navideño?

De todas las que están ahí es la más famosa porque es la que más información nos está dando para contrastar los modelos sobre materia oscura y eso nos permite descartar algunos de ellos. Hay otra que es bastante interesante y misteriosa, pero de momento tiene un nombre raro, científico. Haremos algo con ella en un futuro cercano. Está a la espera, digamos.

¿Estamos hablando de las supernovas que han observado?

No. Esas han explotado o están explotando y lo estamos viendo ahora. Contribuyen a ese “árbol de Navidad” porque su brillo cambia de manera muy rápida pero no están amplificadas por la lupa de la que hablábamos. La explosión de una supernova solo dura unos meses.

Volviendo a Mothra, ¿se trata entonces de la combinación de dos estrellas en una?

Sí, muchas de estas estrellas lejanas que solo podemos ver gracias a este efecto de lente gravitatoria son estrellas binarias. Es decir, hay dos estrellas muy masivas y suelen ir en pareja. Esta es una de ellas: una es más azul y más caliente y la otra roja y más fría. No es raro, al menos en nuestra galaxia, encontrar estas estrellas masivas pero ahora las estamos viendo mucho más lejos.

¿Es la más distante que han observado?

No, la más distante es Earendel, que también la descubrimos nosotros el año pasado y está unas seis veces más lejos todavía. Buf, te puedo decir un número pero es un poco lío, ¿no? Yo lo que suelo hacer es este símil: si te imaginas el universo como la vida de una persona que ahora tiene 80 o 90 años, Earendel, que es la luz más brillante, empezó a viajar hacia nosotros cuando esta persona tenía ocho o nueve años. Estamos viendo el universo cuando tenía ocho o nueve años.

A los astrónomos nos gusta mucho ponerle nombres a las estrellas. Se viene haciendo desde hace miles de años, empezando con las constelaciones. Va con la profesión y aquí somos fans de Star Wars, Tolkien, Star Trek…

Earendel, Mothra, Godzilla… todas esas denominaciones salen de la cultura pop, ¿se trata también de un esfuerzo divulgativo?

A los astrónomos nos gusta mucho ponerle nombres a las estrellas. En realidad se viene haciendo desde hace miles de años, empezando con las constelaciones. Es algo que va con la profesión y aquí somos fans de Star Wars, Tolkien, Star Trek… Hacemos sugerencias, votamos y como somos un poco frikis pues salen esos nombres que a la gente le gustan también. Eärendil -“El brillante”-, es un personaje de Tolkien. Mothra –la polilla gigante- y Godzilla son monstruos japoneses conocidos como kaiju. La primera que descubrimos con esta técnica en 2018 fue Ícaro, también una figura mitológica. Hubo otra que llamamos Spock porque la encontramos la semana que murió Leonard Nimoy, el actor que interpretaba a este personaje en Star Trek.  

Mothra es una antigua conocida porque ya la había captado el Hubble en 2014. ¿Qué significa esto?

Esa observación del Hubble fue clave porque las otras estrellas que cambian de flujo o brillo lo hacen en periodos de una semana o unos meses, y el caso de Mothra es distinto. La observación del Hubble fue hace ocho años y se veía igual que ahora. Eso no puede ser fruto del efecto de una lupa pequeña de estas que hablábamos. Ya no sería una micro lente sino una milli-lente, que puede ser unas 10.000 veces más grande.

¿Es ahí donde aparecería la materia oscura o agujero negro para explicar el efecto de lente gravitatoria?

Eso es. Cuando ya estamos hablando de masas del orden de miles de veces o de unos pocos millones de veces la masa del sol, ahí ya podemos decir algo sobre la materia oscura. Estamos estudiando varios modelos, no sabemos cuál es el correcto pero el hecho de que hayamos detectado una mili lente en este rango de masas nos está diciendo algo,  no sobre lo que es, pero sí sobre lo que la materia oscura no puede ser.

Nuestro trabajo es como el de los detectives: Tenemos siempre muchos sospechosos en la corchera y los vamos descartando

¿Esta observación está sirviendo entonces para descartar teorías?

Sí, es lo que hacemos de continuo. Nuestro trabajo en realidad es como el de los detectives: tenemos siempre muchos sospechosos en la corchera y los vamos descartando. Ahora hemos retirado un par de modelos alternativos. Uno, definitivamente, y el otro no tanto, pero no parece que concuerde. El modelo más popular, el de la materia oscura fría, predice la existencia de estas milli-lentes y encaja perfectamente. Con cada observación, si tenemos suerte, vamos abandonando más teorías pero muchas veces no somos capaces de descartar nada.  

¿Es esta la información más relevante que han conseguido recabar en esta imagen? 

No, no, de esta imagen todavía tenemos bastantes resultados más. En unas semanas vamos a mandar otro artículo a publicar que también tiene conclusiones interesantes. Estamos viendo galaxias muy lejanas, en parte gracias a este efecto de lente gravitatoria que amplifica la capacidad del James Webb. La combinación entre la lente natural y el Webb da como resultado un telescopio más grande, más potente. Sobre eso aún no se ha publicado nada. Estas galaxias tienen en el centro un agujero negro súper masivo. Eso no es raro, todas tienen uno, pero se supone que a medida que vas más lejos, más atrás en el tiempo, estos agujeros negros tienen que ser más pequeños. Los que se han encontrado, dos o tres, son demasiado grandes.  

¿Y eso está previsto en los modelos que manejan?

Sí, hay modelos que predicen, bueno, suponen, que la materia oscura en realidad son agujeros negros que se forman en el Big Bang. No sabemos cómo ocurrió, pero sí que, bajo ciertas condiciones, durante ese primer segundo se pueden haber formado agujeros negros relativamente grandes. Entonces si ya los tienes ahí en el Big Bang, de manera natural van a aparecer en el centro de la galaxia, se van a fusionar y van a dar lugar a un agujeros negros mucho más grandes. Esto es muy interesante y puede que sea una revolución de aquí a dos años, pero estamos al principio, todavía no hay suficientes datos.

Si la materia oscura está formada por agujeros negros sería una revolución

¿Estamos hablando de aclarar cuál es el origen del universo?

No, estamos hablando de resolver la cuestión de la materia oscura. No tenemos ni idea de lo que es y la estamos buscando desde hace décadas. Si encontramos de nuevo una galaxia distante con un agujero negro súper masivo, la estadística empieza a ser lo suficientemente importante como para sospechar que ahí está pasando algo. Ahora, de momento, solo hay dos vías para entender esta formación de agujeros negros tan grandes en épocas tan tempranas: una es que el gas, -llamamos gas al hidrógeno, que es lo que más abunda en el origen- colapsa por gravedad y puede formar un agujero negro de un millón de veces la masa del Sol y otra, que esos agujeros negros provienen de otros que se formaron en el Big Bang. Esta segunda es clave porque confirmaría que la materia oscura podría estar compuesta de agujeros negros y sería uno de los resultados del siglo, un bombazo. En los próximos dos años van a pasar cosas, vamos a aclarar este asunto, no sé si el de la materia oscura, pero sí qué está pasando con estos agujeros negros en etapas muy tempranas.

La unión entre el Hubble y el James Webb, ¿por qué ha resultado tan relevante?

La combinación de las observaciones del James Webb, que ve colores más infrarrojos, y el Hubble, que muestra tonos más azules con luz visible, es un caso particular porque la resolución espacial de los dos telescopios es muy parecida. En cualquier caso, nunca había habido un resultado tan espectacular y en parte es por el tipo de galaxias que hay aquí:  hay unas cerca de nosotros, que son azules; hay muchas otras en el cúmulo que son como amarillentas y luego vemos algunas con mucho polvo -moléculas pequeñas, carbono, nitrógeno, etcétera- que son los objetos más rojos que se ven en la imagen.  

Lo que vemos en la imagen es MACS0416, esas dos galaxias que se van a combinar, ¿eso es lo que aparece en primer plano, por decirlo de alguna manera?

Sí, básicamente la mayor parte de las galaxias que ves están en esos dos cúmulos que se están fusionando en torno a unos 4.300 millones de años luz. Luego hay una a la derecha que es como más blanquecina, relativamente grande, que está más cerca de nosotros, como a la mitad de distancia del cúmulo. Y después a la izquierda hay un arco enorme, esa es una de las galaxias que está detrás. Es una galaxia en espiral, normal, pero la imagen que recibimos nosotros está distorsionada, estirada como un chicle por el efecto de la lente gravitatoria. Y el origen de esa lente gravitatoria es lo que estamos investigando ahora.