Por qué la astronomía cambiará para siempre gracias al desempeño del telescopio Webb

LONDRES.– Bueno, funcionó. Todo salió bien. La primera imagen de “campo profundo” demuestra que el Telescopio Espacial James Webb (TEJW) está haciendo lo que fue enviado a hacer: tomar espectaculares fotos del cosmos. En la imagen puede verse SMACS 0723, un cúmulo de galaxias relativamente cercanas entre sí, cuya gravedad hace que se curve y concentre la luz de otras galaxias que están detrás y mucho, mucho más lejos. Por el momento –el TEJW recién entra en funciones–, las más tenues de esas galaxias de “lente gravitacional” son los objetos más lejanos sobre los que hayamos puesto los ojos los terrícolas.

Tras once años de demoras y con un costo de 9700 millones de dólares, el telescopio espacial Webb fue lanzado el día de Navidad de 2021. Su presupuesto era literalmente astronómico, y aunque los gastos se dividían entre la NASA y las agencias espaciales de Europa y Canadá, el proyecto estuvo a punto de ser cancelado varias veces. Pero era demasiado importante para dejarlo caer. Antes del lanzamiento y puesta en órbita, Thomas Zurbuchen, director científico de la NASA, confesó The Economist: “Si hay algo que no queremos es juntar mil millones de dólares para después fracasar”.

A siete meses de iniciada la misión, sin embargo, todos los aspectos del lanzamiento, el despliegue y desempeño del telescopio parecen estar saliendo de acuerdo con los planes, o incluso mejor. Así que ahora los astrónomos cuentan con la herramienta más potente hasta al momento para escanear el cosmos en busca de frecuencias de luz infrarrojas. Eso les permitirá estudiar muchos aspectos del universo hasta ahora difíciles de analizar; en particular, la formación de estrellas y planetas, desde el nacimiento del universo hace más de 13.000 millones de años hasta el presente.

Después de su lanzamiento, el TEJW maniobró hasta posicionarse en órbita en el Punto Lagrange 2 (I2), a 1,5 kilómetros de altura sobre la Tierra. En ese punto, los campos gravitacionales de la Tierra y del Sol se conjugan creando un “pozo gravitatorio”. El telescopio no está estacionado en I2, sino que más bien orbita en él. En parte, el I2 fue elegido por su capacidad para anclar un objeto en órbita y, en parte, porque en ese punto la Tierra y el Sol están alineados, y por lo tanto la luz de ambos cuerpos puede ser bloqueada con un solo escudo. Como los instrumentos de detección de luz infrarroja deben permanecer en estado de máximo frío y oscuridad, es crucial protegerlos de fuentes exógenas de luz y calor.

Punto Lagrange

En el trayecto hasta el Punto Lagrange l2, los operadores del telescopio desplegaron sus paneles solares, una antena para facilitar la comunicación con la Tierra, el escudo y los dos espejos que dan forma a las imágenes. Uno de esos espejos es un “primario parabólico”, una superficie reflejante de 6,8 metros de ancho hecha a partir de celdas hexagonales de berilio enchapadas en oro. El primario parabólico concentra y enfoca la radiación electromagnética entrante. El segundo espejo es un “hiperbólico secundario”, más pequeño y sostenido frente al espejo primario por tres puntales. Gracias al diseño inventado por Laurent Cassegrain, un astrónomo francés del siglo XVII, este espejo secundario intercepta el haz de estrechamiento del primario y lo devuelve a través de un orificio en el centro del espejo primario hacia cuatro instrumentos de medición.

Se trata de los instrumentos de detección de longitud de ondas infrarrojas MIRI, como nirCam y nirSpec –que toman imágenes y analizan el infrarrojo de onda corta– y Fgs/Niriss –que estudia objetivos brillantes como estrellas cercanas orbitadas por exoplanetas–. Las longitudes de onda examinadas por los instrumentos MIRI corresponden a cuerpos celestes como los exoplanetas, que no tienen una fuente interna de calor, y cuerpos más calientes pero más distantes, cuya luz se ha extendido desde lo visible hasta el infrarrojo por la expansión del universo. Como en términos cósmicos “más lejos” también significa “hace más tiempo”, esto permitirá que los científicos detecten señales del amanecer cósmico, aquel momento en que se encendieron las primeras estrellas del universo. Además, el infrarrojo de longitud de onda larga que detectan los instrumentos MIRI atraviesa las nubes de polvo galáctico con más éxito que la luz del espectro visible, logrando perforar así el velo de misterio de esos sectores del cielo donde el polvo se confunde con estrellas y planetas.

Gracias al éxito y precisión del lanzamiento del TEJW, se necesitaron menos correcciones sobre la marcha para poner el telescopio en órbita y, por lo tanto, se usó menos combustible del planificado. Eso dejó una reserva de combustible para los pequeños ajustes necesarios para mantener el telescopio en posición, algo crucial, ya que el mantenimiento de la posición es el mayor límite para la duración de la misión. El objetivo inicial era de diez años, pero gracias a ese éxito inicial ahora la NASA cree que puede mantener el telescopio en posición durante 20 años. Además, los cuatro instrumentos resultaron ser más sensibles que los modelos proyectivos y, por lo tanto, son capaces de recolectar entre un 10% y un 20 % más de fotones que lo esperado.

La publicación de la primera imagen y las otras reveladas hoy son el punto culminante de la puesta en funcionamiento del telescopio, un largo proceso destinado a garantizar su efectividad. A partir de ahora, el manejo del instrumento estará a cargo del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, en Baltimore, que tendrá la ingrata tarea de asignar los turnos a los astrónomos, que no ven la hora de sacarle provecho al telescopio. La buena noticia es que el nuevo cálculo sobre la vida útil del TEJW implica que podrá satisfacer la curiosidad de los astronómos durante mucho más tiempo. Lo malo es que la lista de espera seguramente será muy larga.

(Traducción de Jaime Arrambide)

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