El JWST revela el célebre cúmulo de galaxias MACS J1149

Impresionante retrato infrarrojo del Webb

El 24 de enero de 2026, el Telescopio Espacial James Webb (JWST) publicó una nueva y sorprendente imagen de MACS J1149.5+2223, un cúmulo de galaxias masivo situado a unos cinco mil millones de años luz de distancia, en la constelación de Leo. La fotografía, destacada como Imagen del Mes por el equipo del estudio, muestra largos arcos luminosos y galaxias de fondo con imágenes múltiples producidas por la potente lente gravitacional del cúmulo. En comparación con las observaciones anteriores del Hubble, la sensibilidad infrarroja y la resolución del JWST revelan una estructura fina dentro de esas galaxias magnificadas —brazos espirales, nudos brillantes de formación estelar y franjas de polvo—, al tiempo que exponen una población de fuentes rojas y tenues que probablemente se encuentran a un desplazamiento al rojo muy alto.

Un cúmulo "célebre" con historia

MACS J1149 se ganó su apodo tras décadas de estudio. Fue uno de los objetivos del programa Hubble Frontier Fields (Campos Fronterizos del Hubble) y se hizo famoso cuando una supernova con lente reapareció en múltiples imágenes, una demostración espectacular de la relatividad general y del efecto de retraso temporal en las lentes fuertes. Ese legado convirtió al cúmulo en un objetivo natural de seguimiento para el JWST, que ahora vuelve a visitar el mismo campo con instrumentos optimizados para el infrarrojo. Los nuevos datos del JWST no se limitan a añadir píxeles; amplían el valor científico de este campo al empujar la frontera observable de las galaxias de fondo y al mejorar la fidelidad de la cartografía de masa en el propio cúmulo.

La lente gravitacional como sonda de precisión

Estos refinamientos son importantes. Los mejores modelos de lente reducen las incertidumbres cuando los astrónomos traducen la luz magnificada en propiedades intrínsecas como la luminosidad, el tamaño y la tasa de formación estelar. También permiten a los equipos rastrear la distribución de la materia oscura a escalas más pequeñas, poniendo a prueba las predicciones de modelos de materia oscura rivales. Sin embargo, la construcción de modelos sigue siendo delicada: las degeneraciones en las reconstrucciones de las lentes y la necesidad de desplazamientos al rojo espectroscópicos para fijar las distancias siguen siendo factores limitantes, por lo que las imágenes del JWST deben combinarse con espectroscopia y datos multionda para ofrecer estimaciones de masa sólidas.

La ventaja del infrarrojo: observar el universo temprano

El JWST opera principalmente en el infrarrojo, lo cual es crucial para observar el universo temprano. A medida que la expansión cósmica estira la luz de las primeras generaciones de galaxias, las emisiones ultravioletas y visibles se desplazan hacia el rango de longitud de onda del JWST. Por lo tanto, las observaciones infrarrojas iluminan galaxias que el Hubble solo podía sugerir o que perdía por completo. En el campo de MACS J1149, el JWST detecta numerosas fuentes rojas tenues cuyos colores indican un alto desplazamiento al rojo y formación estelar con presencia de polvo. Muchos de estos objetos solo son visibles porque la lente del cúmulo los magnifica: un telescopio natural que, combinado con la sensibilidad del JWST, expone galaxias del primer mil millones de años tras el Big Bang.

Las longitudes de onda infrarrojas también atraviesan el polvo con más eficacia que la luz óptica, revelando una formación estelar que, de otro modo, quedaría oculta. Esa capacidad es fundamental para las cuestiones científicas actuales: ¿qué galaxias produjeron los fotones ionizantes que pusieron fin a las "edades oscuras" cósmicas durante la reionización, y qué tan pronto crecieron los agujeros negros supermasivos? Las imágenes del JWST de MACS J1149 ya incluyen galaxias candidatas de la época de reionización y al menos un objeto de fondo cuya masa inferida del agujero negro central parece sorprendentemente grande para su edad, un resultado que, de confirmarse, desafiará los modelos de crecimiento convencionales.

CANUCS y espectroscopia coordinada

La imagen recién publicada procede del Canadian NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS), un programa del JWST que combina imágenes profundas con espectroscopia de seguimiento. CANUCS utiliza NIRCam para imágenes de alta resolución y NIRISS y NIRSpec para espectroscopia sin rendija y de rendija, respectivamente. Los espectros son esenciales porque los colores de las imágenes por sí solos no pueden determinar distancias precisas. Los desplazamientos al rojo espectroscópicos revelan cuánto se ha expandido el universo desde que la luz salió de cada galaxia, e identifican líneas de emisión que diagnostican la formación estelar, la metalicidad y la presencia de agujeros negros activos.

CANUCS se dirige intencionadamente a galaxias tenues de baja masa con un alto desplazamiento al rojo, ya que son prometedoras contribuyentes a la reionización, pero históricamente han sido poco estudiadas. La combinación de la espectroscopia con las imágenes del JWST no solo asegura las distancias, sino que también refuerza los modelos de lente: cada imagen múltiple confirmada espectroscópicamente se convierte en un anclaje en la reconstrucción de la masa. El resultado es un ciclo iterativo en el que los mejores mapas mejoran la interpretación de las galaxias de fondo, y las mejores muestras espectroscópicas mejoran los mapas.

Contexto multionda y el papel de otros observatorios

Aunque el JWST proporciona un detalle infrarrojo sin precedentes, la comprensión completa de MACS J1149 requiere otras longitudes de onda. Las observaciones de rayos X del Observatorio de rayos X Chandra rastrean el gas caliente intracúmulo y revelan dónde se concentra la masa bariónica; los datos de radio de conjuntos como el Very Large Array muestran chorros y emisiones no térmicas que pueden señalar núcleos activos. Las imágenes compuestas que combinan capas de rayos X, ópticas y de radio con la visión infrarroja del JWST ofrecen una imagen de múltiples componentes del cúmulo: las galaxias, el gas caliente, el plasma relativista y el halo de materia oscura inferido por la lente se mapean en un único sistema físico.

Esta sinergia multionda no es meramente cosmética. Las diferencias entre la ubicación de la masa (por la lente), el gas caliente (por los rayos X) y las galaxias (en óptico/IR) pueden informar a los astrónomos sobre la historia de ensamblaje del cúmulo y sobre las interacciones entre los bariones y la materia oscura. Por ejemplo, los desfases entre los picos de materia oscura y los picos de rayos X pueden restringir las propiedades de colisión de la materia oscura —un enfoque que se hizo famoso con otros cúmulos en fusión— y las restricciones de lente del JWST añaden precisión a esas pruebas.

Qué esperar a continuación

La imagen del JWST de MACS J1149 es una invitación a un seguimiento más profundo. CANUCS continuará recopilando espectroscopia y ampliando la muestra de galaxias confirmadas con alto desplazamiento al rojo detrás del cúmulo. Los modeladores incorporarán los nuevos detalles estructurales en las reconstrucciones de lentes y volverán a analizar objetos previamente reivindicados, como agujeros negros tempranos inusualmente masivos. Al mismo tiempo, los observadores combinarán los datos del JWST con los del Chandra, conjuntos de radio e imágenes de archivo del Hubble para producir mapas integrados de bariones y materia oscura.

A medio plazo, cúmulos como MACS J1149 seguirán actuando como telescopios naturales para el JWST y las instalaciones posteriores, amplificando las galaxias más tenues y agudizando nuestra visión de la era de la reionización. El nuevo retrato del Webb es, por tanto, tanto un hito como una herramienta: una imagen hermosa que también estrecha el cerco observacional sobre algunas de las preguntas más profundas de la cosmología, desde el comportamiento de la materia oscura hasta el surgimiento de las primeras galaxias y agujeros negros.

Fuentes

• Telescopio Espacial James Webb / NASA, ESA & CSA (observaciones del JWST y programa CANUCS)
• Space Telescope Science Institute (legado de Hubble Frontier Fields)
• Chandra X‑ray Center / Smithsonian Astrophysical Observatory (observaciones de rayos X)
• National Radio Astronomy Observatory (datos de radio del Very Large Array)
• National Research Council Canada (contribuciones de imagen: C. Willott)
• INAF — Osservatorio Astronomico di Roma (contribuciones de imagen: R. Tripodi)