El telescopio espacial James Webb, la joya de la NASA en lo que se refiere a instrumentos astronómicos, está a punto de despegar, si no se producen nuevos retrasos. Este nuevo instrumento no solo complementará al Hubble sino que promete superarlo, tanto en cuanto a calidad de sus imágenes como la amplitud de los descubrimientos que se deriven de ellas. Respondemos a algunas de las preguntas más habituales sobre este enorme y ambicioso proyecto, cuyo lanzamiento está previsto para el próximo día 25, a la una de la tarde, hora peninsular española.
Por El País
¿Qué va a estudiar el ‘James Webb’?
El telescopio James Webb se empezó a diseñar hace más de 20 años para responder a una pregunta sobre el origen del Universo: Cómo nacieron las primeras estrellas. Lo que sucedió durante esa primera época, hace unos 13.000 millones de años sigue siendo objeto de conjeturas. Se cree que las primeras estrellas se formaron en el seno de colosales nubes de gas, compactadas por el efecto de su propia gravedad. Eran cuerpos enormes, quizás cientos de veces mayores que nuestro Sol, con una luminosidad igualmente grande. Se han preparado docenas de proyectos a desarrollar con él. Por lo menos 200 horas están reservadas al estudio de la época en que la radiación ultravioleta de las primeras estrellas ionizó las grandes nubes de hidrógeno y provocó que el universo se volviera transparente. 800 más irán a investigaciones sobre las galaxias primigenias, nacidas unos 1.000 millones de años después del Big Bang: los mecanismos y velocidad de formación de estrellas, el movimiento del gas en esas primitivas estructuras y cómo surgió la primera generación de agujeros negros cuya relación con las galaxias originales sigue siendo objeto de especulación. También estudiará la posible existencia de vida en planetas extrasolares o exoplanetas.
¿Dónde se situará?
En una órbita “halo”, alrededor de un lugar en donde no hay nada: El punto de Lagrange 2. Allí donde se equilibran las atracciones del Sol, la Tierra y la fuerzas centrífuga y de Coriolis generadas por su movimiento. Está en la línea que une ambos cuerpos, a un millón y medio de kilómetros en dirección opuesta al Sol, es decir en el cono de sombra que proyecta la Tierra y mucho más allá de la órbita de la Luna.
A medida que la Tierra se desplaza en torno al Sol, el punto L2 la acompaña siempre frente al lado nocturno. Así que, aparte de dar vueltas a su alrededor, el James Webb describirá una órbita heliocéntrica, siguiendo el movimiento de nuestro planeta en su camino anual, eso sí, siempre un millón y medio de kilómetros más alejado del Sol.
¿Así, el ‘Webb’ estará siempre en la sombra de la Tierra?
No, por dos razones: En primer lugar, vista desde el L2, el diámetro angular de la Tierra es menor que el del Sol y, por lo tanto, nunca lo oculta del todo como sí hace la Luna en un eclipse total. Además, el telescopio no estará “clavado” justo en L2 sino que girará a su alrededor describiendo una elipse muy amplia (medio millón de kilómetros de radio). Durante seis meses se moverá por encima de la eclíptica y durante los otros seis, por debajo. El cono de sombra de la Tierra prácticamente no le afectará. De hecho, el Webb depende de la luz solar para generar su propia energía eléctrica mediante células fotoeléctricas tradicionales.
¿Cuánto tardará en llegar a destino?
Un mes. Puede parecer mucho tiempo cuando recordamos que un viaje a la Luna se completaba en poco más de tres días pero es que el viaje a L2 es todo “cuesta arriba” contra la gravedad terrestre. El Webb dejará atrás la Luna en apenas 36 horas, sí, pero luego irá perdiendo velocidad progresivamente hasta que llegue al punto de Lagrange moviéndose ya a paso de tortuga.
¿Qué hará durante el viaje?
Desplegarse. Lo primero será abrir su panel de células fotoeléctricas para disponer de suficiente energía y la antena de comunicaciones con la Tierra. A los dos días de vuelo empezará la secuencia de apertura y tensionado del parasol, que le llevará toda una semana.
A partir del décimo día empezará a expandirse el sistema óptico. Primero, el trípode que sostiene el espejo secundario; después, las dos “alas” laterales con lo que los 18 espejos individuales completarán el reflector principal con sus espectaculares 6?5 metros de diámetro.
El resto del mes hasta llegar a L2, telescopio y equipos irán enfriándose poco a poco en busca de su temperatura de trabajo. Pero eso aún llevará semanas. Solo cuando estén realmente fríos podrá empezar su calibración y ajuste.
¿Por qué sus espejos parecen dorados?
Porque son de oro. Cada uno es un hexágono de berilio recubierto de una finísima capa de ese metal, el mejor reflector (98%) para la radiación infrarroja. Se trata de no desperdiciar ni un fotón que llegue al espejo tras haber viajado por el espacio durante casi la vida del Universo. Y, como dicen sus diseñadores, además así queda más bonito.
El revestimiento forma una lámina uniforme de solo 700 átomos de espesor. En total, todo el espejo utiliza algo menos de 50 gramos de oro. A la cotización actual, unos 3.000 euros. Naturalmente, el proceso de aplicarlo sobre el berilio resultó muchísimo más caro.
¿Por qué espejos de berilio?
Es un metal muy ligero, puede mecanizarse en estructuras rígidas y se dilata poco ante los cambios de temperatura. Aun así, como tendrá que trabajar por debajo de los 200º?C, una vez en órbita sufrirá apreciables contracciones térmicas. Al fabricarlo ha habido que tener en cuenta ese factor y darle una forma deliberadamente errónea para que una vez enfriado presente la curvatura adecuada.
¿Cuándo veremos las primeras imágenes?
No antes de cinco o seis meses. Eso es lo que tardará el telescopio en enfriarse hasta su temperatura de régimen y, luego, superar el delicado proceso de calibración. No solo en su espejo sino también en los cuatro instrumentos principales que recogerán y analizarán la luz. Uno de ellos por sí solo, el espectrógrafo de infrarrojo próximo será capaz de estudiar cien objetos a la vez gracias a una red de otras tantas rejillas microscópicas, del tamaño de un cabello que se abren y cierran individualmente para dejar pasar solo la luz procedente de una u otra fuente. Este equipo?una maravilla de miniaturización? es una de las dos contribuciones de la Agencia Europea a la instrumentación del James Webb.
¿Serán parecidas a las fotos que envía el ‘Hubble’?
Sí, aunque no del todo. Las imágenes en infrarrojo son ligeramente distintas de las que se obtienen con luz visible. Algunas estrellas muy luminosas brillan poco en longitudes de onda más largas, y viceversa. En ciertos casos el polvo cósmico es más transparente y permite ver estrellas en formación embebidas en las grandes nubes de gas que suelen ser opacas a la luz normal. Por ejemplo, en infrarrojo la famosa foto de los “pilares de la Creación” obtenida por el Hubble, ve muy distinta con sus colosales columnas de polvo casi inapreciables.
¿Serán imágenes en color?
Nuestros ojos no pueden ver el infrarrojo. Además, tanto el Hubble como el Webb producen solo fotos en monocromo, obtenidas a través de diferentes filtros de colores. Las espectaculares imágenes a las que estamos acostumbrados se generan en ordenador, combinando fotografías en blanco y negro registradas en diferentes bandas, aplicándoles luego una paleta de colores estándar que se conoce como la “paleta Hubble”
¿Podrá ver Marte con más detalle?
Marte no figura entre las prioridades del Webb, quizás porque brilla mucho en el infrarrojo. Otros planetas más alejados como Urano o Neptuno o la gran mancha roja de Júpiter son mejores candidatos, siempre que algún astrónomo lo pida (y lo justifique, claro). El tiempo de observación es un bien escaso y está muy solicitado. La lista de objetivos preparada para los primeros meses de operación se centra más en objetos extragalácticos muy lejanos, o en alguno de los miles de exoplanetas recientemente descubiertos. Por ejemplo, los mundos rocosos del sistema TRAPPIST-1, de tamaño similar a la Tierra y a solo 40 años luz de nosotros.
¿Cuál será su vida útil?
El telescopio está diseñado para funcionar como mínimo cinco años y carga combustible que le permita mantener su órbita durante diez. Ahora bien, si nos guiamos por la experiencia del Hubble, que lleva más de 30 en el espacio, es muy probable que el Webb supere la vida útil que se le ha previsto.
¿Cuánto ha costado?
El James Webb probablemente ostente el récord de ser el proyecto más retrasado y más pasado de presupuesto en la historia de la NASA. Tanto que ha estado a punto de cancelación más de una vez. Su lanzamiento se ha demorado más de 14 años y la factura asciende a algo más de 10.000 millones de dólares (unos 8.828 millones de euros), incluyendo el coste de cinco años de operación. Más o menos, veinte veces lo previsto originalmente.
A esas cifras hay que añadirle 700 millones de euros de la Agencia Espacial Europea, que se van en el lanzador Ariane 5 y los dos instrumentos que ha contribuido al proyecto; y otros 200 millones de dólares (176,5 millones de euros) que corresponden a los equipos aportados por Canadá. Esto sitúa al James Web como uno de los proyectos científicos más caros de la historia, en el mismo orden que el Hubble o el colisionador de hadrones del CERN