Este octubre se abre una nueva oportunidad para el lanzamiento del telescopio espacial James Webb, el más potente jamás construido. Además de perfeccionar y mejorar la búsqueda de exoplanetas, podrá captar la luz de las primeras galaxias y el rastro de los primeros tiempos después del Big Bang.

IMÁGENES: NASA / JPL / ESA / Wikimedia Commons

El doble de grande que el Hubble, cien veces más potentes que éste, pensado para ser capaz de captar la luz emitida durante los primeros instantes del universo gracias a su instrumental de observación infrarroja, incluso de detectar vapores de agua en movimiento en las atmósferas de planetas en otros sistemas solares. No sólo percibirá más lejos, sino que puede capturar a los últimos testigos del Big Bang. El siguiente paso en el desarrollo tecnológico, que inició su desarrollo en el lejano 1996. Una de las obras de ingeniería aeroespacial más sofisticadas y sensibles jamás creadas por la Humanidad, mil y una veces retrasadas por correcciones de fallos y mejoras, y que por fin tiene nueva ventana de lanzamiento: 31 de octubre de 2021. El gran proyecto, salido de la colaboración de la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la agencia canadiense (CSA), partirá acoplado a un cohete Ariane 5 desde la base de Kurú (Guayana Francesa).

La NASA tomó esta decisión en junio por la nueva evaluación de riesgos y las pruebas que realizó la dotación de la misión, que incluyó también la repercusión de la pandemia COVID-19 y nuevos desafíos técnicos. Según informaciones de las agencias, los motivos para fijar esta nueva fecha de lanzamiento incluyen el impacto de extremar las precauciones de seguridad, la reducción del personal que trabajaba en la planta, la interrupción del trabajo por turnos y los desafíos técnicos. Habrá un repaso final completo y ensayos ambientales del observatorio en su totalidad, incluyendo el despliegue del parasol y del propio telescopio en las instalaciones del socio industrial del proyecto, Northrop Grumman, en Redondo Beach (California). La idea general es que es preferible retrasarlo que arriesgarse a que no funcione una misión que acumula ya miles de millones de euros de inversión, muchas horas de trabajo y la promesa de “un enorme avance científico que posibilitará el telescopio está llamado a revolucionar nuestra idea del Universo”, según el director de Ciencia de la ESA, Günther Hasinger.

Basta un dato para entender hasta qué punto los retrasos en el lanzamiento del James Webb han enervado a la comunidad científica: su lanzamiento inicial estaba programado para 2007. Catorce años después y quince cancelaciones acumuladas, sigue a la espera. Ha estado a punto de ser cancelado, pero después de casi 10.000 millones de dólares las agencias y promotores del proyecto han decidido que se lanzará sí o sí. Porque merece la pena. Y porque muchas de esas cancelaciones se produjeron para mejorar el instrumental y todo el diseño. Por nada es el instrumento óptico más avanzado jamás construido por el ser humano, y se queda corto por la lista de instrumental que lleva acoplado.

Las revisiones técnicas, pulcras, exhaustivas y en ocasiones en manos de organizaciones al margen del proyecto, dieron lugar a muchos cambios técnicos. Se hizo fundamental asegurarse, y la obsesión por construir un sistema casi perfecto para que aguante la condiciones extremas del lanzamiento y el despliegue son clave. También su posición: ocupará el punto de Lagrange 2, a 1,5 millones de km de distancia de la Tierra, por lo que cualquier error será imposible de arreglar por ningún equipo de astronautas o desde el control de misión. Hubo errores de diseño corregidos, de despliegue, también solucionados. Con cada repaso tropezaban en algún punto (desde arandelas mal colocadas a problemas con el espejo) que tenía que ser arreglado. Pero todo para mejorar el proyecto, que por fin espera a octubre para el lanzamiento.

El trabajo del telescopio se basará en su enorme disco óptico compuesto y su instrumental, que permitirá captar luz muy distante en el tiempo y el espacio. Un elemento clave es el MIRI, un instrumento de infrarrojos, y el espectrógrafo NIRSpec. Desplegará su delicado parasol de cinco capas hasta alcanzar el tamaño de un campo de tenis. A continuación será el turno del espejo múltiple, de 6,5 m, que detectará la tenue luz de estrellas y galaxias distantes. Con la NASA en cabeza, apoyada en la ESA y CSA, el proyecto es la continuación de la ya vetusta misión Hubble que nos permitió avanzar a pasos de gigante en astronomía al sacar el telescopio al espacio, sin contaminación lumínica o una atmósfera por medio.

Otra de las enormes ventajas es que el James Webb observará en una longitud de onda diferente al Hubble; más que sustituir a éste, lo que hará será completarlo y sucederlo en la tarea de entender mejor el Universo. Además de todo lo dicho incluye también un elemento clave, el coronógrafo, creado por el francés Bernard Lyot y que permite bloquear la luz de las estrellas para hacer posible la observación de objetos en órbita a estos astros, con poca radiación, es decir, exoplanetas. Pero nada es más importante que su particular espejo primario, compuesto de 18 segmentos hexagonales de berilio recubierto de oro que combinados suponen los 6,5 metros de diámetro (25 m2) mencionados en el párrafo anterior.

Su forma no es casual: es demasiado grande para ser transportado desde la superficie, por lo que debe ser montado plegado, para luego desplegarse una vez en órbita. Este detalle es fundamental, y también una de las razones por las que se puso tanto empeño en las revisiones. Este espejo primario se complementa con otros dos conformando un sistema anastigmático con espejos secundarios curvos y terciarios que permiten imágenes más precisas y libres de las llamadas “aberraciones ópticas” que distorsionan el conjunto. Lo que se busca es la imagen más pura posible. Como último apoyo óptico, el James Webb cuenta con un espejo de dirección rápido que puede ajustar su posición varias veces por segundo para estabilizar la imagen definitiva.

Su forma, con un parasol de cinco hojas de Kapton (una poliimida con gran estabilidad térmica) revestido de aluminio y silicona (cada uno por uno de los lados) y una posición de órbita muy concreta (siempre protegiéndose de la luz solar), tiene razones de diseño. Colocarse en la órbita Lagrange 2 es esencial para evitar el recalentamiento de la maquinaria. La combinación de esa enorme distancia constante respecto al Sol y la Tierra y el parasol permitirá al telescopio a muy bajas temperaturas, casi a -220ºC, impensable para casi cualquier máquina pero que ayudará a que James Webb pueda captar el infrarrojo medio (0,6 a 27 μm). Si no se mantiene frío la radiación infrarroja del propio telescopio (al calentarse) podría bloquear o sobrecargar sus instrumentos. Ahora sólo queda esperar y cruzar los dedos para que no haya más problemas, que el lanzamiento sea un éxito, que se desplieguen el parasol y los espejos a la perfección, que pueda colocarse en la órbita correcta y empiece a trabajar para todos, para comprender mejor el Universo, su origen, y buscar nuevos mundos.

 

 

 

En busca de exoplanetas

Con su conjunto de espejos coordinados de 6,5 metros de ancho, característico de su diseño, en forma de panal hexagonal recubierto de oro para protegerlo, el James Webb tendrá tal potencia (100 veces más que el Hubble) que podrá buscar vapor de agua en las atmósferas de exoplanetas (externos al Sistema Solar), uno de sus principales objetivos científicos. Revolucionará por completo el trabajo de caza de nuevos mundos planetarios, capaz de observarlos en longitudes de onda de luz nunca antes utilizadas, con lo que aumentará el volumen de datos que podremos obtener de ellos. Hay una hipótesis probabilística que asegura que sólo en nuestra galaxia hay cerca de 3.000 millones de planetas con condiciones aptas para la vida. En los últimos años se ha disparado el número porque la tecnología y el dinero invertido en su búsqueda se ha incrementado.

La mayor parte son estériles y sin opciones de habitabilidad mínima, son más sombras indirectas: la única forma de conocerlos es por el flujo estelar de las estrellas sobre ellos, y son todos datos indirectos. La luz incide sobre sus atmósferas y los telescopios y otros aparatos pueden entonces intuir cómo es su atmósfera, su tamaño e incluso si hay agua. El James Webb revolucionará esa forma pasiva de encontrarlos al poder acceder a ellos con mayor precisión, no de forma indirecta. El primero confirmado no llegaría hasta 1992 gracias a la luz del púlsar PSR B1257+12, que “iluminó” varios planetas de formación rocosa. Pero el primero de verdad fue 51 Pegasi b, detectado en 1995 por Michel Mayor y Didier Queloz. Desde entonces ya se han hallado casi 1.200 sistemas planetarios. La gran mayoría, gigantes gaseosos. Cerca del 25% de las estrellas semejantes al sol podrían tener planetas parecidos, más o menos grandes que la Tierra. Un 1% de los sistemas tiene planetas gaseosos gigantes del estilo de Júpiter; otro 7% poseían planetas similares a Neptuno, gigantes rocosos con una pesada y densa atmósfera; y finalmente, otro 12%, planetas denominados supertierras por su tamaño (de tres a diez veces la masa de nuestro planeta).

En busca del principio del Universo

Tan importante como la búsqueda de planetas y un mejor conocimiento del Sistema Solar será otra de las futuras misiones del James Webb, la búsqueda del rastro de luz de las primeras galaxias y estrellas que se formaron después del Big Bang, ya que puede captar luz infrarroja y podrá ver ese rastro directamente incluso a través de las espesas y comunes nubes de polvo y gases concentrados que hay en el Universo (y que ocultan esa misma luz). El Big Bang dejó una huella imperecedera en forma de radiación de fondo y los primeros cuerpos formados después de ese inicio, hace 13.500 millones de años, emitieron luz que no ha parado de propagarse por el Universo. Esos eventos y objetos muy distantes son de la época de la reionización, cuando se formaron las primeras galaxias.

El James Webb tomará fotografías de nubes moleculares, grupos de formación estelar, objetos con alto desplazamiento hacia el infrarrojo que suelen ser muy viejos y lejanos para cualquier otro instrumental existente. Esto cuerpos tan antiguos (y que se sitúan en las regiones iniciales de expansión del Universo, es decir, extraordinariamente lejanos a nosotros) suelen emitir en longitudes de onda que hasta ahora eran difíciles de captar. Ni siquiera el Hubble pudo. Pero el nuevo instrumental del proyecto James Webb sí que podrá. Gracias a la información que acumule podremos entender mejor la evolución del todo hasta el punto actual.