DOSSIER:
1. El telescopio James Webb despega en busca del origen del universo y abre una nueva era en la astronomía
El histórico lanzamiento del telescopio más potente del mundo tiene lugar cuando el Hubble está a punto de cumplir 32 años en órbita.
El telescopio espacial James WebbNASA / jwst.nasa.gov
La NASA pone en órbita este sábado su telescopio James Webb, que permitirá a los astrónomos ver el espacio con nuevos 'ojos' y acceder a rincones del universo hasta ahora inaccesibles.
El lanzamiento del cohete Ariane 5, que transportará el potente telescopio a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, tuvo lugar en el puerto espacial de Kourou, en Guayana Francesa, en el noreste de Sudamérica.
¿Qué esperan del James Webb?
La comunidad científica espera que el nuevo telescopio espacial, el más grande, costoso y potente de la historia, contribuya a arrojar luz sobre misterios de nuestro sistema solar y a aclarar incógnitas sobre la estructura y el origen del universo.
Desde Marte, hasta las galaxias más lejanas, el James Webb nos acercará a otros mundos, convirtiéndose en una especie de máquina de tiempo para llenar importantes lagunas de la ciencia y responder a preguntas sobre cómo se formaron las primeras estrellas y galaxias, cómo influyen los agujeros negros en la formación del universo o cómo estudiar la indetectable materia oscura y determinar si estaba presente en los primeros eones del universo.
¿Cómo puede ser una máquina de tiempo?
Si bien la idea pueda parecer irreal y desconcertante, hay que tener en cuenta que el telescopio James Webb fue diseñado específicamente para ser capaz de captar la antigua luz procedente de algunas de las galaxias más antiguas. Como la luz tarda en viajar por el espacio, existe una demora entre su percepción y el momento en el que ese evento realmente pasó, y en medio de las enormes distancias del espacio, ese lapso puede constituir muchos años hasta que la luz llegue a la Tierra.
A medida que la luz de las primeras galaxias viajaba por el espacio, la expansión del universo estiró las longitudes de onda, con la luz corriendo hacia su forma infrarroja que emite calor. El James Webb funcionará precisamente en la longitud de onda de la luz infrarroja, que no es visible para el ojo humano y permite estudiar la formación y evolución de las primeras estrellas, galaxias y planetas de nuestro sistema solar.
Se espera que el telescopio contemple la luz emitida por las primeras estrellas y galaxias del universo, que revelará el aspecto que tenían las estrellas hace 13.700 millones de años.
Telescopio único
Liderado por la NASA, el telescopio James Webb es un proyecto internacional conjunto que cuenta con la participación de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA).
El observatorio espacial es 100 veces más potente que su predecesor Hubble, que está a punto de cumplir 32 años en órbita, y como estará tan lejos, no lo podrán reparar si alguna pieza clave, como el espejo plegable de 18 elementos hexagonales de berilio o el parasol, llega a estropearse.
El telescopio espacial James WebbNASA
El espejo del James Webb es el más grande jamás lanzado al espacio para estudiar el universo: mide 6,5 metros en su punto más ancho, pero al ser de berilio, es más ligero que el del Hubble. Cada uno de sus 18 elementos está recubierto de oro ultradelgado para reflejar la luz infrarroja.
El más caro de la historia
El desarrollo y lanzamiento del James Webb lleva años de retraso. La idea de crear el telescopio tomó forma en los años 1990, y en 2004 comenzó la construcción, que estaba en peligro, pues las autoridades estadounidenses querían cancelar el proyecto debido a su enorme costo que desviaba los fondos de otros programas espaciales, por lo que finalizó solo en 2019.
El precio del James Webb se estima en 10.000 millones de dólares, que incluyen los primeros cinco años de operación. La Agencia Espacial Europea se hizo cargo de los gastos de lanzamiento a bordo del cohete Ariane 5.
El espejo del telescopio James WebbChris Gunn / NASA / AP
¿Por qué se llama James Webb y cuánto tiempo funcionará?
Mientras el telescopio Hubble lleva el nombre del astrónomo Edwin Hubble, quien confirmó hace un siglo que existen innumerables galaxias más allá de la Vía Láctea y que el universo está en constante expansión, su sucesor fue nombrado en homenaje a James Webb, quien encabezó la NASA de 1961 a 1968.
Webb presidió los proyectos Mercury y Gemini, y la primera fase del programa de alunizaje Apolo. En 2002, una década después de su muerte, la NASA eligió su nombre para el nuevo telescopio.
La misión del telescopio está programada para diez años y es poco probable que sirva a la ciencia por más tiempo. Las limitaciones están arraigadas en su propio diseño: para garantizar la alta sensibilidad del sensor que penetra en las profundidades del infrarrojo, es necesario enfriarlo constantemente con helio líquido hasta los 267 grados centígrados bajo cero. Cuando el refrigerador se acabe, el James Webb 'morirá'.
Fuente:
https://actualidad.rt.com/actualidad/414847-lanzamiento-telescopio-espacial-james-webb
2. Despega el telescopio espacial James Webb, el más grande de la historia
Después de un cuarto de siglo de desarrollo, el día de Navidad de 2021 por fin se ha lanzado desde la Guayana Francesa el observatorio más potente y sensible jamás enviado al espacio. Operando con luz infrarroja, podrá observar las primeras estrellas y galaxias del universo, además de exoplanetas en los que podría detectar biomarcadores en sus atmósferas. Los próximos días serán cruciales para el complicado despliegue de sus componentes.
El día de Navidad de 2021 se ha lanzado plegado el telescopio espacial James Webb a bordo de un cohete Ariane. / ESA/D. Ducros
El 25 de diciembre de 2021, a las 13:20 h (hora peninsular española), ha despegado con éxito desde el puerto espacial europeo en Kurú (Guayana Francesa), a bordo de un cohete Ariane 5, el observatorio que está llamado a revolucionar la astrofísica en la próxima década: el telescopio espacial James Webb (JWST, abreviado como el Webb).
El Webb observará una época del universo nunca vista antes, en la que las primeras galaxias y estrellas se estaban formando
El acontecimiento lo han confirmado y retransmitido por sus redes sociales las tres agencias espaciales que han participado en la construcción de este enorme observatorio: la NASA —que lidera el proyecto—, la europea ESA y la canadiense CSA.
Juntas colaboran desde el año 1996, cuando un comité de expertos recomendó desarrollar un telescopio espacial para observar el universo en luz infrarroja. Esta longitud de onda permite ver a través de las nubes de polvo y gas, ampliando la visión más atrás en el espacio y el tiempo, hasta hace unos 13.500 millones de años, respecto a lo que permite el Hubble operando con luz visible (unos 12.500 millones de años).
El Webb llegará más allá en el espacio y el tiempo que el Hubble. / NASA
“El Webb observará una época del universo nunca vista anteriormente en la que las primeras galaxias y estrellas se estaban formando, vamos a explorar un territorio desconocido”, destaca Macarena García Marín, astrofísica de la ESA que trabaja con uno de sus instrumentos.
29 días de tensión para desplegarlo
Pero antes de comenzar sus operaciones científicas, el observatorio se enfrentará a su complejo despliegue en el espacio. Su espejo de 6,5 metros y enorme parasol, aún más grande, se han tenido que doblar en un cohete de 5 m de diámetro.
Este telescopio es muy importante para la ciencia, pero también para la ingeniería espacial, es el primero que vamos a enviar con el espejo y el parasol doblado y hay que demostrar que lo podemos abrir en órbita. Begoña Vila (NASA) 
De forma similar a ‘meter un barco en una botella’, el JWST se ha lanzado plegado, pero ahora sus piezas deben abrirse muy despacio en el frío vacío espacial durante las primeras semanas de viaje, los llamados 29 días al límite.
“Este telescopio es muy importante para la ciencia, pero también para la ingeniería espacial”, subraya Begoña Vila, ingeniera de sistemas de la NASA para otro instrumento y presentadora en español del lanzamiento del Webb, “porque hasta ahora estamos limitados por el tamaño del cohete y no podemos mandar nada más grande: es el primero que vamos a enviar con el espejo y el parasol doblado, y hay que demostrar que lo podemos desplegar en órbita. Se abre un campo nuevo para futuras misiones”.
Durante los primeros seis meses de puesta a punto, el llamado periodo de comisión, los científicos y responsables de la misión revisarán que todos los sistemas funcionan correctamente, encenderán los instrumentos, alinearan los espejos y recibirán las primeras imágenes y espectros de prueba desde el telescopio.
Componentes del Webb
El conjunto se asienta en una aeronave o spacecraft sobre la que está el gigantesco escudo solar o parasol, tan grande como una pista de tenis y dividido en cinco capas, que lo protegen de la luz y el calor que llegan desde el Sol y la Tierra. La temperatura en la parte orientada hacia nuestra estrella puede rondar los 100 ºC, mientras que detrás, en la lado frio en el que trabajan los instrumentos, alcanzar los -235 ºC.
Su espejo de 6,5 m con 18 piezas hexagonales está revestido de oro, un metal precioso que refleja muy bien la débil luz infrarroja con la que opera el telescopio
Encima del parasol multicapa se sitúa el telescopio en sí mismo, formado por el espejo primario de 6,5 m con 18 piezas hexagonales. Está fabricado de berilio revestido de oro, un metal precioso que refleja muy bien la débil luz infrarroja para su posterior detección.
Justo detrás del gran espejo se ha montado un módulo científico (ISIM) con cuatro instrumentos. Un espejo secundario reflejará la luz del primario en ellos. Además la nave cuenta con otros elementos, como antenas, estabilizadores y un sensor de guiado fino (FGS) para orientarse de forma muy precisa y mantener el observatorio estable.
De los cuatro instrumentos, tres operan en el infrarrojo cercano (NIRCam de la NASA, NIRSpec de fabricación enteramente europea y NIRISS canadiense), y otro en el infrarrojo medio (MIRI, construida al 50% entre la NASA y la ESA).
Los cuatro instrumentos científicos del Webb. / NASA
Dentro llevan cámaras para tomar imágenes de objetos astronómicos, espectrógrafos que descomponen la luz en sus colores para analizarla y coronógrafos para bloquear la luz de las estrellas, lo que permite observar los planetas que orbitan en torno a ellas.
Análisis de atmósferas exoplanetarias
Además de observar las primeras galaxias y estrellas que se formaron tras el Big Bang, las observaciones infrarrojas y espectroscópicas del Webb ayudarán a estudiar esos exoplanetas.
Uno de los objetivos es analizar la composición de sus atmósferas, especialmente la detección de biomarcadores o moléculas asociadas a la vida, como el agua.
Espectros de transmisión de algunas moléculas desde exoplanetas parecidos a la Tierra. / NASA
Las posibilidades de investigación que ofrece el Webb son enormes, y la comunidad científica ha planteado multitud de propuestas para acceder a sus datos.
El factor de presión para conseguir la información que facilita este telescopio espacial es uno de los más altos de la historia. El primer año de observaciones ya está todo aprobado y programado.
Operará en el lejano punto L2
Dentro de aproximadamente un mes, el Webb llegará a su destino. Orbitará alrededor del llamado punto de Lagrange L2, un lugar óptimo del sistema Sol-Tierra donde estabilizar y colocar este tipo de observatorios.
Ese punto se localiza a 1,5 millones de kilómetros, una distancia lo suficientemente grande (por comparar, la Luna está a unos 384.000 km) como para que, si alguna vez se estropea el telescopio, no puedan ir a repararlo los astronautas, como sí hicieron con el Hubble. Los científicos confían en que su sucesor no tenga problemas tras años de test criogénicos y pruebas.
En aquel lejano y frío punto L2 el James Webb escudriñará el universo al menos durante cinco años, pero está previsto que pueda funcionar otros cinco más.
El presupuesto global de este enorme y complejo observatorio espacial, que ha tenido multitud de retrasos e incluso estuvo a punto de cancelarse por temas presupuestarios, ronda los 10.000 millones de dólares, la mayoría aportados por la NASA y unos 700 millones de euros por la ESA, que también se ha encargado del lanzamiento.
Ahora, como ha destacado en alguna ocasión Thomas Zurbuchen, administrador asociado de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA, el Webb “se convertirá en el centro de todo el programa de observación astrofísica durante la próxima década, y nos enseñará el universo como no lo hemos visto nunca”.
Participación española en el Webb
El Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) es uno de los pocos centros a nivel mundial que colabora, junto a varias empresas, en dos de los instrumentos científicos del Webb: NIRSpec y MIRI. Muchos de los investigadores del CAB han participado en su desarrollo o utilizarán sus datos.
NIRSpec (Near Infrared Spectrograph) es un espectrógrafo construido por la ESA con AIRBUS Defensa y Espacio como contratista principal. La NASA contribuye con los detectores y un innovador dispositivo microelectromecánico que permite la observación de muchos objetos simultáneamente. Las empresas españolas CASA, CRISA (actualmente integradas en el grupo AIRBUS) e Iberespacio han desarrollado componentes como la electrónica de control, el sistema de cableado criogénico y la cubierta del sistema óptico.
El investigador Santiago Arribas lidera uno de los programas científicos de este instrumento para estudiar la formación y evolución de las primeras galaxias y agujeros negros en el universo primigenio mediante espectroscopía 3D: “Esta técnica, que será utilizada por vez primera en un telescopio espacial, consiste en obtener simultáneamente miles de imágenes de una pequeña región del cielo en longitudes de onda ligeramente diferentes. Esto nos permitirá caracterizar con mucho detalle sus propiedades físicas, químicas y cinemáticas”. Pablo Pérez González también usará la espectroscopía 3D del instrumento para entender por qué algunas galaxias han dejado de formar estrellas en épocas tempranas del universo.
Por su parte, Bruno Rodríguez del Pino realizará pruebas después del lanzamiento y coordina un proyecto para caracterizar las propiedades de galaxias con formación estelar intensa. Michele Perna está en los grupos de verificación científica del instrumento, y coordina un proyecto centrado en el estudio de los agujeros negros en épocas tempranas. Estos científicos también forman parte del programa JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), un gran cartografiado cosmológico que se realiza en colaboración entre los equipos científicos de NIRSpec y NIRCam.
En cuanto a MIRI (Mid-Infrared Instrument), es el instrumento más sofisticado enviado al espacio para trabajar en el rango del infrarrojo térmico o medio. Será mucho más sensible y con mayor resolución angular que su predecesor. “Sus características hacen que sea único para el estudio de exoplanetas, de la química de los discos protoplanetarios y de la formación y evolución de las galaxias”, apunta Luis Colina, uno de sus investigadores principales.
Diversos grupos de ingeniería del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), bajo la dirección de Lola Sabau, Eva Díaz, Ana Aricha, Tomás Belenguer, Luis Gonzalez, Inmaculada Figueroa y David Barrado, junto con la empresa de ingeniería LIDAX, desarrollaron el MTS (MIRI Telescope Simulator), un sistema óptico con el que se simuló la señal óptica del Webb en condiciones de espacio profundo y que se utilizó para la caracterización de MIRI antes de su entrega a NASA en 2012.
Colina lidera el grupo que estudiará la formación y evolución de galaxias a distancias cosmológicas, Almudena Alonso Herrero otro equipo que estudiará las regiones nucleares y agujeros negros en galaxias cercanas, y David Barrado participa en el grupo de caracterización de exoplanetas y discos protoplanetarios. Además, Javier Álvarez y Álvaro Labiano están involucrados en labores de calibración y caracterización orbital de MIRI durante el primer semestre de 2022.
Otros miembros del equipo científico de MIRI participan en proyectos adicionales, como Pablo G. Pérez González, que lo hará en los mayores cartografiados cosmológicos que se realizarán en el primer año de operaciones del telescopio, entre ellos el Cosmic Evolution Early Release Science Survey, CEERS. Por su parte, Javier Álvarez liderará un estudio de galaxias aparecidas en épocas tempranas del universo (cuando tenía un 5% su edad actual).
Además, en el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial que tiene la NASA en Baltimore (EE UU) trabajan como científicas de instrumentos del Webb las españolas Macarena García Marín (en MIRI) y Elena Puga (en NIRSpec), junto al resto de investigadores de la ESA desplazados a ese centro.
También hay que destacar los representantes nacionales trabajando en la propia NASA, como la ingeniera de sistemas gallega Begoña Vila Costas, premiada por la agencia espacial estadounidense por su trabajo con el instrumento doble FGS-NIRISS del Webb y que participa en la transmisión en español del lanzamiento.
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Fuente:
SINC
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