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INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN ASTRONÓMICO Y AEROESPACIAL PEDRO PAULET

Todo a punto para que el James Webb desvele los secretos del Universo

El telescopio espacial James Webb está listo. NASA ha dado vía libre a un lanzamiento programado el 22 de diciembre a las 7:20 am EST, después que los equipos de ingeniería completaran las pruebas adicionales para garantizar que el problema detectado la semana pasada en una banda de sujeción no dañó ningún componente. Las operaciones de abastecimiento de combustible han comenzado y se terminarán el 5 de diciembre. Si no se encuentran problemas en las últimas pruebas, el objeto espacial no tripulado más caro y complejo de la historia será lanzado a las puertas de la Navidad.

Un lanzamiento muy importante para el que tendrá el honor de suceder al ya mítico Hubble, todo un regalo para la exploración espacial durante tres décadas, pero cuyos resultados palidecerán si el James Webb cumple con sus ambiciosos objetivos: estudiar las primeras estrellas y galaxias que se formaron en el universo temprano tras el Big Bang; descubrir cómo evolucionaron las galaxias en los primeros tiempos; cómo las estrellas y sistemas planetarios nacen en las nubes polvorientas y la búsqueda de huellas químicas de vida en satélites como Encelado y la composición de las atmósferas de los exoplanetas, que podrían revelar biofirmas de vida extraterrestre.

James Webb

Cuando el telescopio espacial remonte el vuelo gracias al impulso de un cohete Arianne 5 más de uno no lo podrá crear ante los numerosos retrasos en su construcción y lanzamiento debido a su gran complejidad y exponencial aumento de costes sobre lo inicialmente previsto. Hubo amenazas de cancelación, controversias políticas y otras tribulaciones, incluyendo la retirada de otros proyectos menores de las agencias espaciales para poder aumentar el presupuesto de este ingenio.

Ni siquiera el mismo nombre del telescopio se ha librado de la polémica, ya que grupos de científicos acusaron al ex-administrador de la NASA del mismo nombre, de expulsar a gays y lesbianas de sus puestos en la agencia espacial en las décadas de 1950 y 1960 y por ello pidieron el cambio del proyecto. Un extremo que negó NASA y el nombre se mantiene.

El telescopio ha sido construido y será operado conjuntamente por la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense bajo un proyecto que comenzó hace treinta años, poco después del lanzamiento del Hubble. Su sobrecoste se ha disparado y la inversión se elevará a cifras cercanas a los 10.000 millones de dólares. En unos meses comprobaremos si ha merecido la pena, pero a poco que cumpla como el Hubble los científicos esperan rentabilizar los costes. Los aficionados a la astronomía lo esperamos con entusiasmo.

James Webb

Cuando el tamaño importa

El James Webb es un artilugio colosal. Tan inmenso, que no tenemos lanzadores espaciales preparados para elevarlo a los cielos y una parte de sus componentes se desplegarán una vez situado en su órbita. Todo en el Webb es enorme y el denominado parasol, encargado de proteger el conjunto y mantener los espejos y los instrumentos científicos a temperaturas cercanas al cero absoluto, tiene el tamaño de una cancha de tenis.

Y qué decir de los 18 hexágonos que forman el espejo primario de 6,5 metros, casi el triple que el del Hubble. El telescopio también dispone de otro grupo de espejos secundarios y terciarios para eliminar aberraciones ópticas, y un espejo adicional de dirección que puede ajustar su posición automáticamente varias veces por segundo para dotar de estabilización a unas imágenes que se esperan de una resolución y nitidez nunca vistas.

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Además, su conjunto de cámaras, espectrógrafos y coronógrafos de última generación acoplados deberían ser capaces de permitir la observación de objetos débilmente iluminados cerca de una estrella al bloquear su luz en una técnica que se utiliza para estudiar la atmósfera solar.

Hay que decir que el telescopio funcionará de manera diferente al Hubble y a la mayoría de telescopios terrestres, ya que no estudiará la parte visible del espectro electromagnético. Por el contrario, observará el Universo en el infrarrojo cercano y en el medio, a longitudes de onda más largas que la luz visible. «Hay muchas razones para esto«, dicen los astrónomos. «Para empezar, el infrarrojo es la parte perfecta del espectro para mirar a través del polvo, y eso es importante porque las estrellas y los planetas se forman en regiones llenas de polvo. Entonces, si deseamos comprender dónde y cómo se están creando otros sistemas solares, el James Webb debería proporcionarnos datos cruciales«. 

Además, las atmósferas de los planetas que podrían contener sustancias químicas como el metano, un gas asociado con los procesos biológicos que podrían indicar si son capaces de sustentar la vida, también se estudian mejor mediante la recopilación de radiación infrarroja. Teniendo en cuenta que la luz se vuelve más débil y roja cuanto más atrás se mira en el Universo hasta que su longitud de onda alcanza la parte infrarroja del espectro, «si queremos estudiar cómo se formaron las primeras estrellas, agujeros negros y galaxias, necesitamos un telescopio infrarrojo«, explican.

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Los observatorios terrestres pueden operar en estas longitudes de onda y algunos lo hacen, pero situar unas ojos por encima de la atmósfera de la Tierra, que bloquea gran parte de la radiación infrarroja que nos llega desde el espacio, es un salto de nivel enorme para cumplir los objetivos que ha recordado la NASA: «Explorará cada fase de la historia cósmica, desde el interior de nuestro sistema solar hasta las galaxias observables más distantes del universo primitivo y todo lo que se encuentre en el medio. Webb revelará descubrimientos nuevos e inesperados y ayudará a la humanidad a comprender los orígenes del universo y nuestro lugar en él«.

Lanzamiento y despliegue

Si su desarrollo y construcción han estado llenos de avatares, todavía hay problemas a superar hasta que el James Webb opere a plenitud de rendimiento. Arianespace, el proveedor de servicios del lanzamiento del telescopio, tiene preparado en la Guayana francesa un cohete Arianne 5 para subirlo a los cielos. El cohete ha efectuado 111 despegues desde 1996, 106 de ellos exitosos. Además, sus fallos se produjeron al principio del desarrollo del cohete. Pero todo lanzamiento tiene sus riesgos.

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Y una vez lanzado hay otros aspectos a superar, ya que el telescopio ha sido diseñado para funcionar sin ninguna perspectiva de ayuda práctica de los humanos. Al contrario del Hubble, que situado en órbita terrestre baja ha recibido varias operaciones de reparación y servicio, alguna de ellas crítica, in situ, mediante los transbordadores y sus astronautas, que de no haberse realizado hubieran dejado el Hubble prácticamente acabado.

Y es que el Webb se lanzará directamente a una órbita de transferencia de precisión en el segundo punto de Lagrange (L2) entre la Tierra y el Sol. A una distancia de alrededor de un millón y medio de kilómetros es un punto ideal para observatorios espaciales y además, será más fácil mantener frío al James Webb ya que ha sido diseñado para funcionar alrededor de -233°C para que sus instrumentos no generen señales de calor falsas que complicarían la recepción de una radiación infrarroja llegada desde el extremo del Universo.

Y todavía faltará el despliegue de sus componentes. En su viaje de meses a su hogar en Lagrange 2, el telescopio irá desplegando componentes lentamente mientras navega por el espacio. Los primeros serán las enormes hojas de papel de aluminio, tan delgadas como una oblea y tan grandes como un campo de tenis, que actuarán como sombrillas gigantes, el gran parasol.

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El siguiente en aparecer será el espejo principal del James Webb, el corazón del telescopio que recogerá la radiación infrarroja de todo el universo. Siete veces más grande que el espejo del Hubble, simplemente es demasiado grande para colocarlo como un solo elemento y de ahí sus 18 hexágonos que se desplegarán como flor en flor y se unirán automáticamente.

Esos dos componentes son los principales, pero aún quedarán otros que activar. Todo lo que tiene que ver con este despliegue, este autoensamblaje automatizado sin precedentes, tendrá que funcionar a la perfección porque la ayuda humana en la práctica no será posible. Todo el proceso tardará alrededor de seis meses en completarse y solo entonces descubriremos si se trata de uno de los triunfos tecnológicos del siglo XXI o un desastre devorador de dólares.

El cumplimiento de objetivos, tan espectaculares como obtener imágenes de las primeras galaxias que se formaron después del Big Bang, entrar en las nubes formadoras de estrellas o estudiar los exoplanetas, tendrá que hacerlo en solo unos diez años, menos de un tercio de la vida útil del Hubble. Después, se quedará sin combustible y no podrá mantenerse en su posición en L2. Entonces se desviará de su curso y se convertirá en la pieza de basura espacial más cara jamás construida. 

Más allá del James Webb

Otro de los grandes proyectos en telescopios en ponerse en marcha debe ser el Magellan (Giant Magellan Telescope o GMT). Es un telescopio terrestre que tendrá la capacidad de estudiar la luz estelar que pasa a través de las atmósferas de exoplanetas cercanos, dando información sobre su composición. Tendrá siete espejos de 8,4 metros que se combinarán para crear un ojo colosal de 25 metros de diámetro. Se está construyendo en Chile. Otros dos de su tipo (terrestres) serán aún mayores, el Telescopio de Treinta Metros en Hawai de un consorcio internacional y el Observatorio Europeo Extremadamente Grande que también se situará en y medirá 39 metros. Ninguno son reemplazos al James Webb. 

Más allá de los telescopios terrestres, el proyecto que apunta mayor interés es el Nancy Grace Roman. Conocido inicialmente como WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope) es un observatorio espacial diseñado para desentrañar los secretos de la energía oscura y la materia oscura, así como la búsqueda y visualización de exoplanetas, recogiendo como el James Webb la radiación infrarroja.

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Se lanzará en esta década compartiendo espacio con el James Webb, pero será más poderoso y el primero que verdaderamente permitirá a los científicos buscar con precisión agua, metano, dióxido de carbono y otros gases que indiquen la presencia de actividad biológica, probando la existencia de otros mundos fuera del Sistema Solar con la capacidad de albergar vida. Seguramente ese gran sueño del ser humano todavía está lejos, pero cada vez más cerca.

Fuente: https://www.muycomputer.com/2021/12/02/james-webb-preparado/