Año 19 Número 75 – Diciembre 2021
Por Daniela Pérez
El telescopio James Webb (JWST) es un observatorio espacial en la banda del infrarrojo desarrollado en conjunto por la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA). Webb continuará y ampliará el legado científico de su antecesor, el telescopio espacial Hubble, con una cobertura en longitudes de onda más larga y una sensibilidad y resolución sin precedentes. La revolucionaria tecnología del JWST permitirá la observación de algunos de los objetos más distantes del universo, tales como las primeras estrellas y galaxias, y también el universo cercano, con particular énfasis en la caracterización de potenciales exoplanetas habitables.
Concebido en 1996 bajo el nombre “Next Generation Space Telescope”, en 2002 fue rebautizado en honor al segundo administrador de la NASA, James E. Webb (1906-1992), quien tuvo un papel fundamental en el programa Apolo y en establecer como actividad central de la NASA la investigación científica. El diseño, desarrollo y construcción del JWST demandaron un cuarto de siglo, y un costo estimado hasta la fecha de 8 mil millones de dólares. El proyecto sufrió numerosas demoras y estuvo a punto de ser cancelado en el año 2011. Finalmente, su lanzamiento está programado para el 22 de diciembre de 2021 en el vehículo Ariane 5 ECA (Ariane flight VA256) desde la Guyana Francesa. Tardará aproximadamente 30 días en llegar a su destino final, el punto de Lagrange1; su vida, pues, transcurrirá a 1.5 millones de kilómetros de la Tierra, casi 3000 veces más la distancia entre el telescopio Hubble y nuestro planeta. Durante este viaje, el telescopio desplegará su espejo, parasol y otros instrumentos, como se muestra en este video. Luego de arribado a destino durante 6 meses será puesto a punto en el espacio.
El instrumento principal del Webb es un espejo primario (un reflector de berilio recubierto de oro) de 6.5 metros de diámetro formado por 18 espejos hexagonales. A pesar de que la masa del telescopio es la mitad de la del Hubble, tiene un área de recolección 5 veces mayor. Operará en la banda del infrarrojo cercano, pero también puede ver la luz visible naranja y roja, así como también la región del infrarrojo medio. El observatorio cuenta con 4 instrumentos científicos adicionales: una cámara infrarroja (Near InfraRed Camera), un espectroscopio infrarrojo (Near InfraRed Spectrograph), un instrumento para mediciones en el infrarrojo medio (Mid-InfraRed Instrumento) y un sensor para orientar el observatorio y estabilizar las imágenes.
El JWST debe mantenerse a una temperatura menor a -223 ºC para poder realizar observaciones en el infrarrojo. De lo contrario, la radiación infrarroja del propio instrumento podría bloquear o sobrecargar sus instrumentos. Para evitar estos problemas, el observatorio cuenta con un parasol gigante, del tamaño de una cancha de tenis, que bloquea la radiación proveniente del Sol, la Tierra y la Luna. El parasol está diseñado para doblarse 12 veces, y así puede caber en la cubierta del cohete Ariane 5. Una vez que el observatorio llegue al punto L2, el parasol se desplegará completamente.
Si todo sale según lo esperado, para mediados del 2022 el JWST comenzará su misión científica, cuyos objetivos son:
- Observar las primeras estrellas y galaxias que se formaron en el universo, en la llamada “época de reionización”.
La luz visible y ultravioleta emitida por estos objetos hace aproximadamente 13500 millones de años se ha corrido al rojo debido a la expansión del universo, llegando hoy a nosotros en la banda del infrarrojo. El JWST ha sido específicamente diseñado para detectar luz infrarroja con una sensibilidad y resolución sin precedentes.
- Explorar el nacimiento de estrellas y sistemas planetarios.
Las estrellas y sistemas planetarios en formación están rodeados de densas nubes de polvo que son opacas a la luz visible pero no así a la radiación infrarroja. El JWST podrá penetrar a través de las densas capas de polvo y así revelar estrellas en pleno estado de formación. Por otro lado, será capaz de obtener imágenes del material calentado en torno a la estrellas (lo que puede dar indicios de un incipiente sistema planetario); buscará, además, la presencia de moléculas orgánicas que son importantes para el desarrollo de la vida.
- Observar exoplanetas y determinar si podrían ser habitables.
Webb determinará la presencia de exoplanetas detectando la disminución de la luz proveniente de una estrella debido al tránsito de un cuerpo opaco entre la estrella y el telescopio. Estudiará, además, la composición química de las atmósferas de exoplanetas mediante espectroscopia; atmósferas similares a la terrestre serían una signatura importante de habitabilidad.
La observación de los planetas y otros cuerpos del sistema solar también forma parte de la misión científica del observatorio.
Si bien el telescopio James Webb suele identificarse como el sucesor del telescopio Hubble, las capacidades de ambos instrumentos son distintas. Algunas de las diferencias más importantes son:
- Longitud de onda
Webb trabajará principalmente en el rango infrarrojo del espectro electromagnético (0.6 – 28.3 µm), aunque podrá observar desde el rojo hasta el amarillo del espectro visible.
Los instrumentos del Hubble pueden observar en una pequeña porción del espectro infrarrojo (0.8 – 2.5 µm); el rango principal de operación está en el ultravioleta y visible (0.1 – 0.8 µm)
- Tamaño
El espejo primario del Webb tiene un diámetro de 6.5 metros mientras que el espejo del telescopio Hubble es mucho más pequeño, 2.4 metros de diámetro; el área colectora del primero resulta 6.5 veces mayor. El campo de visión y resolución espacial del Webb es también superior a la del Hubble.
- Órbita y mantenimiento
El telescopio Hubble orbita alrededor de la Tierra a una altitud de aproximadamente 570 km, lo cual hace posible su mantenimiento y reparación. Como mencionamos anteriormente, el Webb estará en las cercanías del punto L2 de Lagrange, a 1.5 millones de kilómetros de la Tierra, orbitando en sincronía con nuestro planeta alrededor del Sol.
Dado que el Hubble está en una órbita cercana a la Tierra, pudo ser lanzado al espacio en el transbordador espacial. Webb, en cambio, será lanzado en un cohete Ariane 5 y no fue diseñado para ser asistido una vez que esté en el espacio. Es por esto que ha sido testado como ningún otro telescopio para evitar cualquier posible falla una vez en funciones.
- Duración de la misión
Hubble fue lanzado en 1990 y seguirá operando mientras sus instrumentos se mantengan funcionales.
El tiempo de vida mínimo esperado del Webb es 5 años, pero podría llegar a superar los 10 años. Esto dependerá de la duración de sus propulsores, necesarios para mantener al observatorio estable en su órbita.
El improbable lector de este artículo ya sabrá si el Webb pudo partir, en una sola pieza, al espacio. Ojalá que así sea, y que acaso con el tiempo se convierta en nuestro pequeño Aleph en el universo.
Ilustración de la órbita del telescopio espacial James Webb. Créditos: NASA 
Ilustración del telescopio espacial James Webb. Créditos: Northrup Grumman
PS: al momento de escribir este artículo el lanzamiento del James Webb estaba programado para el 22/12. Cuando fue publicado el artículo, el lanzamiento se pospuso al 25 de diciembre. Esperemos esta sea la fecha definitiva.
Fuentes