James Webb, una máquina del tiempo con sello español

El telescopio sucesor del Hubble se lanzará al espacio el 24 de diciembre.
mpresión artística del telescopio espacial James Webb separándose del cohete Ariane 5 tras el lanzamiento desde el puerto espacial europeo en la Guayana francesa
EFE/ ESA / D. Ducros
mpresión artística del telescopio espacial James Webb separándose del cohete Ariane 5 tras el lanzamiento desde el puerto espacial europeo en la Guayana francesa

En los últimos 30 años, el Hubble no solo ha revolucionado la investigación astrofísica, también nos ha dejado impresionantes imágenes del universo. Ahora es el turno del James Webb, una “máquina del tiempo” que sondeará lugares del cosmos inaccesibles hasta ahora, gracias a tecnología con sello español.

El telescopio James Webb (JWST) -una colaboración de las agencias espaciales de Estados Unidos (NASA), Europa (ESA) y Canadá (CSA)- se lanzará el 24 de diciembre desde la Guayana francesa y viajará hasta situarse a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, cuatro veces más lejos que la Luna.

Desde ahí, observará el universo en el infrarrojo cercano y medio con un conjunto de cámaras, espectrógrafos y coronógrafos de última generación. En dos de ellos, el MIRI y el NIRSpec, hay ciencia española.

MIRI, la observación en el infrarrojo medio

Macarena García es responsable del equipo encargado del instrumento MIRI en el Space Telescope Science Institute de Baltimore y miembro del equipo científico y de operaciones de la ESA para el James Webb desde 2008.
MIRI es esencial para la misión porque es el único instrumento que trabaja en el infrarrojo medio, lo que significa que va observar objetos fríos, objetos muy lejanos -como las primeras galaxias-, y objetos que están detrás de polvo.

“El JWST usará dos técnicas, la ‘espectroscopia’, que consiste en tomar la luz de un objeto y dispersarla como un arcoiris para ver sus componentes y características, y la ‘coronografía’, una técnica que funciona como un eclipse: tapa la luz que viene de una estrella y permite observar los planetas de alrededor”, apunta García, en declaraciones a Efe.

“MIRI va observar objetos fríos, objetos muy lejanos -como las primeras galaxias-, y objetos que están detrás de polvo”

MIRI será esencial para un sinfín de campos científicos “como la observación cosmológica de las primeras galaxias y estrellas -y su evolución-, la formación de los sistemas planetarios, o el estudio de los planetas con más potencial para la vida, entre otros campos”, destaca la investigadora canaria.

Si todo va bien, el instrumento se encenderá ocho días después del lanzamiento y durante unas horas hará unos test de comprobación.

Después, el equipo de Macarena García dispondrá de seis meses para demostrar que sus instrumentos funcionan, están calibrados y a punto “para hacer la ciencia increíble que esperamos que produzcan”, comenta la investigadora.

Una de las responsables de que este proceso denominado commisioning salga bien es Begoña Vila, del centro Espacial Goddard de la NASA.

“Tras el lanzamiento, el telescopio, que va doblado en el interior del cohete, empezará a desplegar sus partes: el panel solar, la antena, el parasol, los espejos...el proceso completo dura un mes, y es una parte crítica que debe salir bien para que el telescopio funcione correctamente”, explica a Efe.

En la segunda fase, que dura tres meses, hay que alinear los dieciocho espejos que tomarán y compondrán las imágenes captadas por el telescopio, mientras que en la tercera y última fase, que dura dos meses más, se calibrarán los instrumentos.

“En total serán seis meses de trabajo en los que todo ha sido minuciosamente planeado”, y aunque habrá que controlar multitud de aspectos críticos, “sabemos lo que tiene que pasar minuto a minuto y tenemos planes B e incluso algún plan C para muchas de las acciones”, asegura la ingeniera gallega.

NIRSpec, descomponiendo los colores

El otro instrumento del JWST con participación española es el NIRSpec (Near Infrared Spectrograph), un espectrógrafo con una altísima sensibilidad que permite descomponer y analizar la luz infrarroja (entre 0,6 y 5 micras de longitud de onda) con gran detalle y trazar las propiedades físicas, determinar la composición química, y caracterizar los movimientos de los objetos astronómicos observados.

NIRSpec abordará los grandes objetivos científicos de la misión: detectar y caracterizar las primeras galaxias y su evolución hasta hoy; observar los procesos que dan lugar a la formación de estrellas y a los sistemas planetarios; y analizar exoplanetas, su composición química y sus propiedades atmosféricas.

“Permitirá obtener simultáneamente miles de imágenes de una pequeña región del cielo en longitudes de onda diferentes”

Santiago Arribas, investigador del CSIC en el CAB y miembro del equipo científico de la ESA para NIRSpec, explica que “el instrumento tiene elementos muy innovadores” que le permitirán hacer espectroscopía de más de 200 objetos a la vez, o hacer ‘espectroscopía 3D’, que permitirá obtener simultáneamente miles de imágenes de una pequeña región del cielo en longitudes de onda diferentes y “caracterizar con mucho detalle sus propiedades físicas, químicas y cinemáticas”.

Además, NIRSpec ha sido construido por la ESA y con AIRBUS Defensa y Espacio como contratista principal y, aunque la NASA ha contribuido al instrumento con dos subsistemas, las empresas españolas del sector aeroespacial CASA, CRISA (ambas del grupo AIRBUS) e Iberespacio han desarrollado importantes componentes del instrumento como la electrónica de control, el sistema de cableado criogénico, y la cubierta del sistema óptico.

Sucesor del Hubble

Desde 1990, el Hubble ha maravillado al mundo con impactantes y coloridas imágenes de nubes de polvo, pero “detrás de ese polvo ocurren muchas cosas que el JWST podrá ver gracias su gran tamaño (6,5 metros frente a los 2,4 que medía el Hubble), y porque observa en el infrarrojo”, subraya Macarena García.

Además, sus instrumentos, su sensibilidad y el infrarrojo le servirán para observar atrás en el tiempo hasta hace 13.500 millones de años, 1.000 millones de años más atrás que el Hubble, hasta la formación de las primeras galaxias y estrellas, “lo que nos dará una idea muy buena de cuáles son sus procesos de formación y cómo han evolucionado hasta hoy”, destaca García.

Está previsto que el nuevo telescopio opere al menos 5 años y que se complemente con el Hubble -que seguirá trabajando- pero todo dependerá del combustible que lleva. Cuando se agote, el JWST desalojará la órbita y se alejará al espacio profundo para dejar el camino libre para futuras misiones.

“El JWST solo tiene un inconveniente: su lejanía no permite que pueda ser arreglado por astronautas”

El JWST solo tiene un inconveniente: su lejanía no permite que pueda ser arreglado por astronautas -el Hubble fue reparado en varias ocasiones-, de ahí que se haya dedicado tanto tiempo a probarlo antes de la misión porque “muchos mecanismos que tienen que funcionar y hacerlo solos”.

Macarena García está convencida de que se volverán a ver “cosas increíbles como las que mostró el Hubble” porque el JWST es cien veces más sensible. “Va a ser increíble”, aventura.

Si todo va bien, las primeras imágenes y espectros de objetos astronómicos interesantes para el público llegarán a los seis meses del lanzamiento. Ahí empezará un espectáculo que Begoña Vila prevé que será “superemocionante”.

“Nunca hemos mirado el universo con los ojos del JWST, así que todos esperamos ver lo inesperado”, concluye la ingeniera gallega.