Así irá el telescopio James Webb tras la luz de las primeras galaxias

Los retrasos parecen ser la constante en los últimos días en tierra del telescopio espacial James Webb (JWST). Eso no quiere decir, sin embargo, que desde que se concibió la idea de este instrumento como la tecnología que sucedería al telescopio Hubble, a finales de los años 80, todo hubiera transcurrido de acuerdo con un riguroso calendario.

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Desde que comenzó su construcción en el 2004, las postergaciones también estuvieron a la orden del día; rediseños e incluso la amenaza de cancelación de fondos estuvieron a punto de evitar que el telescopio más potente jamás construido llegara a ser una realidad.

Pero superadas casi dos décadas de trabajo, y con el JWST ya en su punto de despegue en el puerto espacial europeo en Kourou (Guayana sa), los recientes cambios de fecha para el lanzamiento siguen añadiendo tensión y expectativa para el público que espera con ansias ver cómo llega finalmente al espacio esta increíble obra de ingeniería. Primero, la vibración provocada por la ruptura de una de las bandas que sostenían al telescopio sobre el cohete llevó a que el lanzamiento se corriera del 18 al 22 de diciembre, para dar tiempo a una minuciosa revisión, y un problema de comunicaciones lo pospuso hasta este sábado.

El 21 de diciembre, la Nasa y Arianespace completaron con éxito la revisión de preparación para el lanzamiento, con lo que el equipo autorizó el lanzamiento del cohete Ariane 5, que transportará al Webb, y el inicio de la secuencia de lanzamiento para la misión. Pero esta vez es el clima el que se ha interpuesto en el camino del JWST: debido a las condiciones climáticas adversas en el puerto espacial en la Guayana sa, el vuelo VA256 para lanzar al Webb se pospuso ahora para el sábado 25, un regalo de Navidad para los astrónomos del mundo.

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A la espera de que no se presenten más contratiempos, a las 7:20 de la mañana de este día, mientras en el mundo se celebra la Navidad y los colombianos se despiertan después de las cenas de Nochebuena, el James Webb empezará su camino en lo que los ingenieros y científicos de la Nasa han llamado 29 días al límite en los que el observatorio, que por su gran tamaño viajará al espacio doblado, deberá desplegarse y empezar a alinear sus instrumentos con la precisión necesaria que lo convertirá en el instrumento astronómico más potente que hemos conocido.

Pero, ¿qué hace del JW algo tan especial y esperado? Para la astrofísica Macarena García Marín, encargada de la calibración del Miri, uno de los instrumentos científicos con los que está equipado el James Webb, en él se destacan características como su gran espejo primario, de 6,5 metros, que hace que el observatorio tenga una capacidad recolectar información con una resolución de imagen muy fina.

“Es muy sensible, va a observar objetos muy débiles y va a hacerlo en el infrarrojo, que tiene características muy particulares. Primero, puede atravesar el polvo. Todos hemos visto estas imágenes maravillosas del Hubble donde ves nubes de polvo y son preciosas, pero detrás ellas hay estrellas formándose, hay mucha actividad que no se puede ver en el óptico, en el infrarrojo esas nubes son transparentes, podemos ver a través de ellas”, explica la experta, que hace parte de la Agencia Espacial Europea (ESA) y se encuentra en Baltimore (Estados Unidos) como parte del equipo de operaciones científicas de la misión del JWST.

García lo describe como ponerse las gafas para ver en una mejor resolución algo que nunca hemos alcanzado a ver, como las primeras galaxias y estrellas que se formaron y que emitieron su luz hace 13.600 millones de años. Un haz de luz que se expande en el espacio y que en su viaje, como es una onda, se va alargando y desplazándose hacia el infrarrojo, además de poder detectar objetos muy fríos, como los planetas en formación o estudiar cómo los agujeros negros afectan a su entorno.

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Entre 2012 y 2013, las piezas individuales del James Webb, construidas en una variedad de ubicaciones gracias a la colaboración internacional de la Nasa, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense (CSA) para esta misión, comenzaron a llegar al Centro de Vuelo Espacial Goddard de la Nasa en Greenbelt, Maryland.

En 2013, comenzó la construcción de las capas de protección solar. Desde ese año hasta 2016, los instrumentos científicos de Webb se empaquetaron juntos y se sometieron a numerosas pruebas de temperatura y vibración extremas. Son cuatro instrumentos especialmente diseñados para usar modos de observación, componentes y campos de visión específicos para aprender más sobre una amplia gama de objetos en el espacio, incluidas estrellas, planetas, galaxias y energía oscura.

Dos de ellos son contribuciones europeas, según explica Begoña Vila, ingeniera de sistemas de instrumentos de la Nasa para el telescopio. “Uno de ellos se llama NIRSpec, que quiere decir infrarrojo cercano. La mayor parte de los instrumentos del James Webb observan entre las 0,5 a 5 micras, pero el NIRSpec puede hacer, entre otras cosas, espectroscopia. Su gran avance es que normalmente cuando estás en el espacio y quieres hacer un espectro pones una rendija en frente de donde viene la luz y la dispersas. Este instrumento puede poner 100 rendijas a la vez, abrirlas y cerrarlas para tomar varios objetos a la vez”.

El otro instrumento europeo es el Miri, en el que trabaja desde 2008 Macarena García. Es el único objeto del infrarrojo medio, el que ve ‘más lejos’ y para conseguirlo es el que tiene que estar más frío, por lo que cuenta con un sistema criogénico aislado que lo llevará hasta una temperatura de -266 °C, cuando el resto del telescopio operará a los -233 °C. Muy muy lejos de la temperatura que alcanza un congelador casero de -18 °C.

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“Esto permite observar estas longitudes de onda más largas que vienen de objetos más fríos. Nos va a dar imagen, como tomar fotos con una cámara y muchos filtros; además de coronografía, que es una técnica que simula un eclipse, puedes bloquear una estrella brillante o el núcleo de una galaxia para ver lo que hay alrededor”, asegura la astrofísica española.

Al igual que NIRSpec, Miri puede realizar espectroscopia para descomponer la luz en sus elementos fundamentales, como en el arcoíris. Una técnica que les servirá a los científicos para seguir las huellas dactilares de los elementos químicos y las moléculas, pues cada una tiene una característica espectral particular. Eso permitirá entender la composición química de los objetos en el espacio, la temperatura, la densidad e incluso cómo se mueven, algo útil en investigaciones que buscan determinar las características de los planetas que orbitan estrellas cercanas.

Un tercer instrumento será la cámara del infrarrojo cercano, NIRCam. Este objeto proporciona imágenes y espectroscopía de alta resolución para una amplia variedad de investigaciones. Es el generador de imágenes principal de Webb y funciona en un rango de longitud de onda de 0,6 a 5 micrones, donde el polvo se vuelve transparente. También está equipado con coronógrafos y, de acuerdo con la ingeniera Vila, será fundamental para supervisar que en el espacio los 18 espejos que conforman al JW se alineen correctamente.

El último instrumento es el espectrógrafo sin rendija del infrarrojo cercano y el sensor de guía fina (Niriss / FGS), la contribución de la CSA. Niriss proporciona imágenes de infrarrojo cercano y tiene capacidades espectroscópicas. Como el único instrumento equipado con una máscara de apertura, tiene la capacidad única de capturar imágenes de objetos brillantes con una resolución mayor que la de otros lectores de imágenes. Este objeto se aloja en conjunto con el sensor de guía (FGS), un sistema de cámara diseñado para garantizar que Webb sea estable y apunte exactamente en la dirección correcta durante la observación y que no ocurra como cuando tomamos fotos movidas con nuestros celulares.

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Si finalmente el James Webb despega este 25 de diciembre, lo primero que ocurrirá media hora después de dejar la Tierra es que el observatorio se separe del Ariane 5 y el solar se despliegue automáticamente momentos después. Dos horas después del lanzamiento, se despliega la antena de alta ganancia. Doce horas después se produce la primera maniobra de corrección de trayectoria realizada por pequeños motores de cohetes a bordo del propio Webb, la primera de tres correcciones de rumbo críticas para garantizar que el observatorio logre una órbita exitosa a 1,5 millones de kilómetros de nuestro planeta.

Pasos que serán seguidos de cerca por los miles de científicos, ingenieros y técnicos que como Vila y García han invertido gran parte de sus carreras en darle vida a esta titánica misión, que tardó 40 millones de horas para construirse y en la que participaron personas de 14 países.

A la espera se le suman los astrónomos ansiosos por incluir en sus investigaciones los nuevos datos. La Nasa recibió más de 1.000 propuestas de observación, de las cuales fueron escogidas 286 para la que será la primera de varias rondas de estudios, proyectos que fueron dados a conocer en el primer semestre de 2021, y entre los que también se encuentra una cuota colombiana por cuenta de las astrofísicas María Claudia Ramírez y Sofía Rojas, quienes serán investigadoras principales dentro de sus equipos.

Lo que no significa que los investigadores que se quedaron por fuera de estas convocatorias no vayan a tener a los datos del JW. Para ellos la Nasa ha establecido una serie de programas denominados como Early release science, que utilizan todos los instrumentos del observatorio y recorren varios casos científicos, con datos que serán públicos desde el primer día en que sean observados y procesados.

Sin embargo la espera aun es larga. Unos seis meses que tardará la puesta en servicio del observatorio en el espacio, un tiempo que la Nasa ha denominado como emocionante pero desgarrador, durante el cual miles de partes y secuencias tienen que funcionar juntas correctamente, a casi un millón de millas de la Tierra.

ALEJANDRA LÓPEZ

REDACTORA DE CIENCIA

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