Expertas VIU | Telescopio Espacial James Webb: una ventana a los orígenes del universo
Este pasado 25 de diciembre pasado, la ciencia en general y la astronomía en particular, celebraron un triunfo sin precedentes: el lanzamiento exitoso del telescopio espacial más complejo y con mayor resolución y sensibilidad de la historia, el James Webb Space Telescope (JWST).
Su desarrollo comenzó en 1996 y en el proceso liderado por la NASA, en colaboración con las Agencias Espaciales Europea (ESA) y la Canadiense (CSA), han participado 14 países. Se calcula que el proyecto ha tenido un coste de 10.000 millones de dólares. Su lanzamiento y despliegue exitoso significan un paso enorme hacia comprender los misterios del universo y sus orígenes, y las primeras imágenes compartidas por la NASA, demuestran el enorme potencial científico y divulgativo que ofrece el JWST. Para comprender un poco más acerca de su funcionamiento, potencial y misiones, le pedimos a la Dra. Lorena Nieves Seoane que nos explicara algunos conceptos básicos de esta maravilla de la ingeniería. La Dra. Nieves Seoane es doctora en Fïsica, y cuenta con una amplia experiencia investigadora en el campo de la Astronomía y Astrofísica. Es docente e investigadora de la Escuela Superior de Ingeniería, Ciencia y Tecnología de VIU, impartiendo docencia en el Máster Oficial en Astronomía y Astrofísica.
¿Con qué fin se lanzan al espacio telescopios como el James Webb? ¿Qué nos permiten ver que un telescopio ubicado en nuestro planeta no puede?
El James Webb Space Telescope está diseñado para detectar la luz de las primeras estrellas y galaxias que formaron en el universo. Para ello cuenta con instrumentación de gran precisión, donde destacan los detectores de luz Infrarroja. El motivo por el que el diseño de este telescopio espacial está optimizado para detectar la luz infrarroja es porque los espectros de estos objetos están desplazados hacia el infrarrojo, y no son visibles en el rango óptico del espectro. Este no es el único objetivo del JWST, ya que también estudiará para detectar sistemas planetarios en otras estrellas e incluso se podrá dedicar a la observación de objetos de nuestro sistema solar.
La idea principal de enviar instrumentación astronómica al espacio es evitar la atmósfera terrestre. Nuestra atmósfera absorbe una parte muy importante de luz. En este caso, hay una gran parte de la luz en el rango infrarrojo que no llega a la superficie terrestre. Por tanto, desde la Tierra, muchos objetos son “invisibles”. Obviamente hay otras ventajas para observar en el espacio: se evita la contaminación lumínica o los efectos negativos sobre las imágenes debidas a la turbulencia atmosférica.
Telescopios James Webb
¿Qué características tiene este telescopio? ¿En qué se diferencia de otros lanzados anteriormente?
Este telescopio está optimizado para detectar fuentes de luz en el Infrarrojo. El diseño del espejo del telescopio es algo excepcional. Para poder poner en órbita un espejo del tamaño de 6,5 metros, se optó por diseñar un espejo primario formado por 18 secciones hexagonales de berilio recubierto de oro. Esta geometría permitió lanzar el telescopio de forma compacta, de manera que el despliegue para formar el espejo final se hace en el espacio. El JWST es el telescopio espacial de mayor tamaño.
El lanzamiento de este telescopio es un reto tecnológico, ya que su puesta en marcha una serie de tareas totalmente automatizadas. Esto requiere una precisión muy elevada, ya que cualquier fallo podría poner en peligro el instrumento. El telescopio está equipado con instrumentación muy sensible optimizada para detectar luz en el infrarrojo. Para esto, los instrumentos deben estar a temperaturas realmente frías y hay que evitar que le llegue la luz del sol. Esto se ha conseguido a través de una vela protectora de casi el tamaño de un campo de tenis.
¿Cómo funciona el telescopio?
La fase de lanzamiento y puesta en órbita ha sido un camino complejo a nivel técnico. En primer lugar, porque el telescopio no estará en órbita alrededor de la Tierra, sino que se enviará a un punto denominado punto de Lagrange 2. Este punto está situado a 1.5 millones de kilómetros de la Tierra, unas cuatro veces la distancia que hay a la Luna. A lo largo de su viaje ha tenido que pasar por ciertas fases que culminaron con el despliegue completo de sus componentes (paneles solares, las componentes del espejo, la vela protectora de la radiación solar) y aunque han existido multitud de posibilidades de que algo saliera mal, finalmente todo salió según lo previsto. Lo más curioso de la órbita del JWST es que formalmente estará girando alrededor del Sol en movimiento solidario con el de la Tierra, el decir, sería como una especie de “sombra” de la Tierra.
En este caso, además, el hecho de que hubiera un fallo que inhabilitara cualquier componente, supondría el fracaso de la misión, ya que enviar un equipo humano a reparar la instrumentación es inviable a estas distancias tan elevadas. Con el Hubble la cosa cambia, ya que está a unos 550 Km de la superficie terrestre y en este caso sí se enviaron varios equipos de astronautas en los transbordares espaciales Endeavour, Discovery, Columbia y Atlantis. Estos equipos se encargaron de reparaciones varias y mejoras que permitieron al Hubble colectar las imágenes más profundas e increíbles que tenemos del Universo.
Una vez en destino, el telescopio se despliega completamente y comienza el proceso de calibración de los instrumentos, que se hace de forma remota desde la Tierra. Una vez finalizado esta fase de evaluación y comprobación, se toma lo que en astronomía denominamos “primera luz” que es la primera imagen que colecta un telescopio. El telescopio va enviando estas imágenes a la Tierra, donde se procesan y se analizan.
Pilares de la Creación. Imágen obtenida por el JWST
¿Cuál es el principal objetivo del telescopio James Webb?
Este instrumento se ha diseñado para capturar la luz de los primeros objetos que se formaron en el Universo, proporcionando imágenes nunca antes vistas del cielo profundo. Aunque está diseñado para ver objetos lejanos, no significa que no se pueda obtener información de otros objetos. De hecho, hay varios programas científicos que usan los datos del JWST para estudiar objetos dentro de nuestro propio sistema solar, exoplanetas, regiones de formación estelar y estrellas, galaxias y otros objetos extragalácticos como quasares, lentes gravitacionales, estrellas de población III, etc.
La ciencia que se va a hacer con estos datos, repercutirá enormemente en lo que conocemos del universo en todas las grandes escalas. Se espera que las imágenes e información colectada por el James Web tenga igual, o mayor, impacto que las que tuvieron en su momento las del Hubble.
Nebulosa Tarántula. Imágen obtenida por el JWST
¿Las imágenes obtenidas por el telescopio serán de uso compartido entre las agencias que han participado en su creación y lanzamiento o de uso exclusivo de la NASA?
En la actualidad existen programas científicos que han colaborado de alguna manera en el diseño de instrumentación, software, hardware del JWST y que van a tener prioridad para el tiempo de observación asignado. Los datos colectados se hacen públicos a la comunidad científica transcurrido un tiempo. Se esperan grandes descubrimientos con este telescopio.
