El Telescopio Espacial James Webb (JWST) es el telescopio espacial más grande y potente que existe. El observatorio espacial infrarrojo de la NASA se lanzó el 25 de diciembre de 2021 desde el Puerto Espacial de Kourou de la ESA en la Guayana Francesa a las 7:20 a. m. ET (12:20 p. m. GMT; 9:20 a. m. hora local de Kourou) a bordo del vehículo de lanzamiento Ariane 5 de Arianespace. El Telescopio James Webb, con un presupuesto de 10 000 millones de dólares, explorará el cosmos para descubrir la historia del universo, desde el Big Bang hasta la formación de exoplanetas y más allá.
Este es uno de los observatorios de la NASA, instrumentos espaciales gigantescos como el Telescopio Espacial Hubble que observan las profundidades del universo. El JWST orbitará el Sol, en el segundo punto de Lagrange (L2), a casi 1 millón de millas (1,5 millones de kilómetros) de la Tierra. Espejo primario: 6,5 metros (21,3 pies) de diámetro. Parasol: 22 metros (69,5 pies) por 12 metros (46,5 pies). Masa: 6500 kilogramos (14 300 libras). Se publicó en «Astrofísica en la próxima década: El telescopio espacial James Webb e instalaciones asociadas» (Actas de la Conferencia de Astrofísica y Ciencias Espaciales).
El espejo primario del telescopio espacial James Webb tiene 6,5 metros de diámetro. NASA/C. Gunn
El JWST tardó 30 días en recorrer casi un millón de millas (1,5 millones de kilómetros) hasta su punto de gravedad permanente: el punto de Lagrange 2, un punto gravitacionalmente estable en el espacio. El 24 de enero de 2022, el telescopio alcanzó el punto de Lagrange L2, el segundo punto de Lagrange entre el Sol y la Tierra.
L2 es un punto en el espacio cerca de la Tierra opuesto al Sol; esta órbita permite que el telescopio permanezca alineado con la Tierra mientras orbita alrededor del Sol. Esta ubicación ha sido utilizada con frecuencia por varios otros telescopios espaciales, incluido el Telescopio Espacial Herschel y el Observatorio Espacial Planck.
Según la NASA, el telescopio espacial James Webb se centrará en cuatro áreas principales: la primera luz en el universo, la formación de galaxias en el universo temprano, el nacimiento de estrellas y sistemas protoplanetarios, y los planetas (incluido el origen de la vida).
El telescopio espacial James Webb de la NASA ahora puede tomar imágenes claras de objetos celestes utilizando múltiples instrumentos, anunció la agencia el 28 de abril de 2022. NASA/STScI
El 11 de julio de 2022, la NASA anunció que los 17 «modos» de los instrumentos científicos del observatorio se habían probado completamente y que el telescopio espacial James Webb estaba listo para comenzar su épica misión científica.
El potente JWST, al igual que su predecesor, el Telescopio Espacial Hubble, captura imágenes impresionantes de objetos celestes. Afortunadamente para los astrónomos, el Telescopio Espacial Hubble se mantiene en buen estado, y ambos telescopios trabajarán juntos durante los primeros años de funcionamiento del JWST. El JWST también estudiará exoplanetas previamente descubiertos por el telescopio espacial Kepler y continuará realizando observaciones en tiempo real desde telescopios espaciales terrestres.
La «selfie» muestra 18 segmentos del espejo primario del Telescopio Espacial James Webb, vistos por una cámara especial dentro del instrumento NIRCam. NASA
El Telescopio James Webb es una colaboración internacional entre la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense. Según la NASA, más de 300 universidades, organizaciones y empresas de 29 estados de EE. UU. y 14 países participaron en el proyecto JWST.
El JWST funciona como casi cualquier telescopio: su función principal es captar luz y enfocarla para que podamos ver más lejos. Sin embargo, existen muchas diferencias: el JWST ve en una parte del espectro electromagnético distinta a la de nuestros ojos. Nosotros vemos luz visible, pero el JWST ve luz infrarroja, o «térmica», como una cámara de visión nocturna. Además, es muy grande, por lo que puede captar mucha más luz y, por lo tanto, ver objetos más distantes, pequeños y fríos. Además, le ayuda estar en el espacio, ya que no tiene que mirar a través de la atmósfera, lo que impide acceder a mucha información realmente útil e interesante.
La primera imagen publicada del Telescopio Espacial James Webb muestra parte de un mosaico creado durante un período de 25 horas a partir del 2 de febrero de 2022, cuando el Telescopio Espacial James Webb comenzó a alinear sus 18 segmentos de espejo. NASA
¿Por qué una imagen tan distante permite al JWST ver galaxias en el Universo temprano?
Cuanto más lejos está un objeto en el universo, más rápido se aleja de nosotros. Los objetos rápidos experimentan un fenómeno llamado corrimiento al rojo, que los hace parecer más rojos. Finalmente, cuando un objeto está muy lejos, se vuelve aún más rojo que el rojo y se convierte en infrarrojo. Por eso, el JWST puede ver más lejos que cualquier otro telescopio.
La luz tarda en llegar hasta nosotros, por lo que los objetos más distantes son también los más antiguos. Telescopios como el Hubble y el JWST observan el pasado. El JWST puede ver más lejos que el Hubble porque opera en luz infrarroja, lo que le permite observar casi hasta el mismo origen del universo, hace 13.700 millones de años.
La primera imagen científica publicada, tomada por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA el 11 de julio de 2022, es la imagen infrarroja más profunda del Universo hasta la fecha. NASA, ESA, CSA y STScI
El JWST orbita un punto en el espacio llamado punto de Lagrange L2. Se encuentra a 1,5 millones de kilómetros de nosotros para que el calor de la Tierra no interfiera con sus observaciones. L2 es un pozo de gravedad, por lo que no puede usar menos combustible para mantenerse en funcionamiento que si simplemente flotara en un punto aleatorio del espacio. Además, es útil que L2 siga la órbita de la Tierra alrededor del Sol, de modo que los científicos siempre puedan comunicarse con el telescopio y descargar imágenes.
La nave espacial JWST de la NASA fue lanzada el 25 de diciembre de 2021 desde el puerto espacial Kourou de la ESA en la Guayana Francesa a las 7:20 a. m. ET (12:20 p. m. GMT; 9:20 a. m. hora local en Kourou) por un vehículo de lanzamiento Ariane 5 de Arianespace.
Gracias al exitoso y preciso lanzamiento, la NASA anunció que el JWST debería tener suficiente combustible para más del doble de su vida útil mínima de misión de 10 años. Desde su lanzamiento, los logros del Telescopio Espacial James Webb han seguido creciendo.
El Telescopio Espacial James Webb tras separarse del cohete Ariane 5 que lo transportó al espacio. Esta es una de las últimas imágenes de este impresionante telescopio. ESA
El Telescopio Espacial James Webb desplegó y probó su antena principal el 26 de diciembre de 2021. El proceso duró aproximadamente una hora, según la NASA. La antena se encargará de transmitir datos científicos a la Tierra dos veces al día. Tan solo un día después, el 27 de diciembre, el observatorio abandonó la órbita lunar.
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El 31 de diciembre de 2021, el telescopio Webb desplegó con éxito su enorme parasol. El tensado de las cinco capas del parasol comenzó el 3 de enero de 2022 y finalizó al día siguiente. El espejo secundario del telescopio se desplegó y fijó correctamente el 5 de enero de 2022.
El 8 de enero de 2022, la NASA anunció que el Telescopio Espacial James Webb había desplegado con éxito su gigantesco espejo primario y ya estaba en pleno funcionamiento. El siguiente paso del Webb fue alinear los 18 espejos individuales que componen el espejo primario del observatorio.
Las primeras imágenes científicas del Telescopio Espacial James Webb de la NASA fueron publicadas oficialmente por la NASA durante una transmisión en vivo el 12 de julio de 2022 a las 10:30 a. m. ET (14:30 GMT). Las imágenes incluyeron las Rocas Espaciales en la Nebulosa Carina, la espectacular Nebulosa del Anillo Sur, el Quinteto de Stephan y un análisis de la composición atmosférica del exoplaneta gigante gaseoso WASP-96 b.
El telescopio espacial James Webb se someterá a una serie de pruebas científicas y de calibración, que incluyen el despliegue del parasol, el despliegue del telescopio, la activación de los instrumentos y la alineación del telescopio. Futuro
«¿Saben qué es lo que más me emociona?», dijo Thomas Zurbuchen, administrador asociado de ciencia de la NASA, en un evento posterior a la publicación de las imágenes. «Decenas de miles de científicos —y, francamente, algunos recién nacidos, otros ni siquiera han nacido— se están beneficiando de este increíble telescopio porque nos acompañará durante décadas».
Antes de que se publicaran las primeras imágenes y datos, Webb ya había entregado varias imágenes impresionantes durante las comprobaciones de instrumentos.
El 11 de febrero de 2022, la NASA anunció que el JWST había captado sus primeras imágenes de luz estelar. La primera imagen, tomada por el telescopio Webb, fue de la estrella HD 84406. La luz de HD84406 fue captada por 18 segmentos del espejo Webb ubicados en el espejo primario, lo que resultó en un mosaico de 18 puntos brillantes dispersos.
«A medida que Webb se alinee y se enfoque durante los próximos meses, esos 18 puntos se resolverán gradualmente en una sola estrella», escribió Thomas Zurbuchen, administrador asociado de la NASA para la gestión de misiones científicas, en Twitter.
El 18 de febrero de 2022, la NASA publicó una nueva imagen mejorada de HD84406, que muestra 18 copias desenfocadas de la estrella, dispuestas en un patrón hexagonal. Una vez que el observatorio alinee correctamente los segmentos individuales del espejo primario, comenzará el proceso de apilamiento de las imágenes. Esto resultará en la superposición de las 18 imágenes para formar una única imagen nítida.
El telescopio espacial James Webb es el telescopio espacial más grande y potente que existe en la actualidad. dima_zel
Webb también se tomó una espectacular «selfie» con una cámara especial instalada en el instrumento NIRCam. Esta cámara está diseñada para su uso en ingeniería y alineación. La «selfie» muestra que un segmento del espejo es más brillante que los demás. Esto se debe a que, en ese momento, era el único segmento que se alineó y apuntó correctamente a la estrella. Los segmentos restantes del espejo se alinearon con éxito uno por uno.
El 28 de abril de 2022, la NASA anunció en un comunicado que el telescopio espacial James Webb había completado su fase de alineación, demostrando que puede producir «imágenes nítidas y bien enfocadas» con sus cuatro instrumentos científicos.
Los objetivos científicos del JWST se dividen principalmente en cuatro áreas:
Primera luz y reionización
Esto se refiere a las primeras etapas del Universo tras el Big Bang, que dieron origen al Universo tal como lo conocemos hoy. En las primeras etapas tras el Big Bang, el Universo era un mar de partículas (como electrones, protones y neutrones), y la luz no era visible hasta que el Universo se enfrió lo suficiente como para que estas partículas comenzaran a fusionarse. El JWST también estudiará los eventos posteriores a la formación de las primeras estrellas; esta era se denomina «época de reionización» porque se refiere al período en el que el hidrógeno neutro se reionizó (obteniendo de nuevo una carga eléctrica) por la radiación de estas primeras estrellas.
Asamblea de Galaxias
Observar galaxias es una forma útil de comprender cómo se organiza la materia a escalas gigantes, lo que a su vez nos permite comprender la evolución del universo. Las galaxias espirales y elípticas que vemos hoy en día evolucionaron a partir de diferentes formas a lo largo de miles de millones de años, y uno de los objetivos del JWST es estudiar las galaxias más antiguas para comprender mejor esta evolución. Los científicos también intentan comprender cómo se originó la diversidad de galaxias que vemos hoy, y cómo se forman y fusionan hoy en día.
El nacimiento de estrellas y sistemas protoplanetarios
Los «Pilares de la Creación» de la Nebulosa del Águila son uno de los lugares más famosos donde nacen las estrellas. Las estrellas nacen en nubes de gas y, a medida que crecen, la presión de radiación que generan expulsa el gas que las envuelve (que podría utilizarse para formar otras estrellas si no estuviera tan disperso). Sin embargo, observar ese gas es difícil. Los «ojos» infrarrojos del JWST podrán observar las fuentes de calor, incluyendo las estrellas que nacen en estos capullos.
Los planetas y el origen de la vida
En la última década se ha descubierto una gran cantidad de exoplanetas, incluso gracias al telescopio espacial Kepler de la NASA, que busca planetas. Los potentes sensores del JWST permitirán a los científicos estudiar estos planetas con mayor detalle, incluyendo (en algunos casos) la obtención de imágenes de sus atmósferas. Comprender la composición de las atmósferas planetarias y su formación podría ayudar a los científicos a predecir mejor si los planetas son habitables.
JWST y Hubble. El JWST está equipado con cuatro instrumentos científicos que permitirán realizar observaciones en los rangos de longitud de onda visible, infrarrojo cercano e infrarrojo medio (de 0,6 a 28,5 micrómetros).
La esencia del progreso científico es “estar sobre los hombros de gigantes”, y el JWST hace precisamente eso, con sus objetivos científicos impulsados por los resultados obtenidos por el telescopio espacial Hubble.
El telescopio espacial James Webb y el telescopio espacial Hubble tienen capacidades muy diferentes. drmakkoy vía Getty Images
Los dos telescopios espaciales tienen capacidades diferentes: el Hubble ha observado el cosmos principalmente en luz óptica y ultravioleta (con algunas capacidades infrarrojas). El JWST estudia el universo principalmente en luz infrarroja. A medida que el universo se expande, la luz de los objetos distantes se desplaza hacia longitudes de onda más largas en el extremo más rojo del espectro, lo que se conoce como corrimiento al rojo, según la ESA. El JWST observará esta luz infrarroja con gran detalle, iluminando algunas de las estrellas y galaxias más antiguas del universo.
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Otra diferencia importante entre el Telescopio Espacial James Webb y el Telescopio Espacial Hubble es que el JWST orbita alrededor del Sol, mientras que el Hubble orbita alrededor de la Tierra. El JWST estaría demasiado lejos para recibir mantenimiento, a diferencia del Hubble, al que se accedía mediante el transbordador espacial.
El JWST lleva el nombre del exadministrador de la NASA, James Webb. Webb dirigió la agencia espacial de 1961 a 1968, y renunció pocos meses antes de que la NASA enviara al primer hombre a la Luna. Bajo su liderazgo, la NASA lanzó más de 75 misiones científicas espaciales. Estas incluyeron misiones para estudiar el Sol, las estrellas y las galaxias, y el espacio más allá de la atmósfera terrestre.
Comparación de los espejos correspondientes del Telescopio Espacial Hubble (NASA/ESA) y el Telescopio Espacial James Webb (NASA/ESA/CSA). Future/Adrian Mann
Cuando el Webb fotografía una galaxia distante, los astrónomos básicamente ven cómo era esa galaxia hace miles de millones de años. La luz de esa galaxia tarda miles de millones de años en viajar por el espacio hasta llegar al espejo del telescopio. Es como una máquina del tiempo que captura instantáneas del universo primitivo, informa The Conversation.
Usando un espejo gigante para recolectar luz antigua, Webb descubre nuevos secretos del universo.
Antes de que la luz llegue a las cámaras, debe ser captada por el enorme espejo de oro del telescopio Webb. Este espejo tiene más de 6,5 metros de ancho y está compuesto por 18 elementos espejados más pequeños, todos conectados entre sí como un panal. Está recubierto por una fina capa de oro auténtico, no solo por su estética, sino porque el oro refleja muy bien la luz infrarroja.
Un hombre trabaja en el módulo científico del Telescopio Espacial James Webb, que contiene numerosos instrumentos. Gunn/NASA
El espejo capta la luz del espacio profundo y la refleja hacia los instrumentos del telescopio. Cuanto más grande sea el espejo, más luz puede captar y mayor será la distancia de visión. El espejo de Webb es el más grande jamás lanzado al espacio.
Los «ojos» más importantes del telescopio son dos instrumentos científicos que actúan como cámaras: NIRCam y MIRI.
NIRCam significa Cámara de Infrarrojo Cercano. Es la cámara principal del telescopio Webb, que captura impresionantes imágenes de galaxias y estrellas. También cuenta con un coronógrafo, un dispositivo que bloquea la luz estelar, lo que le permite fotografiar objetos muy tenues cerca de fuentes brillantes, como planetas que orbitan estrellas brillantes.
NIRCam funciona captando imágenes de luz infrarroja cercana, la más cercana a la que el ojo humano puede percibir, y separándola en diferentes longitudes de onda. Esto ayuda a los científicos no solo a comprender el aspecto de un objeto, sino también su composición. Los diferentes materiales del espacio absorben y emiten luz infrarroja en longitudes de onda específicas, creando una especie de «huella química» única. Al estudiar estas «huellas», los científicos pueden descubrir las propiedades de estrellas y galaxias distantes.
MIRI, o Instrumento de Infrarrojo Medio, detecta longitudes de onda infrarrojas más largas, especialmente útiles para detectar objetos más fríos y polvorientos, como estrellas que aún se están formando dentro de nubes de gas. MIRI podría incluso ayudar a encontrar pistas sobre los tipos de moléculas en atmósferas planetarias que podrían albergar vida.
Comparación de una imagen térmica de una parcela de jardín (izquierda) con una imagen real, que muestra la diferencia de temperatura entre el asfalto caliente y las plantas relativamente más frías. Peter Bruce-Eary
Ambas cámaras son mucho más sensibles que las cámaras estándar que se usan en la Tierra. NIRCam y MIRI pueden detectar pequeñas cantidades de calor provenientes de miles de millones de años luz de distancia. Si la NIRCam del Webb fuera tus ojos, podrías ver el calor que emana un abejorro en la Luna. Así de sensible es.
Como el Webb intenta capturar el tenue calor de los objetos distantes, necesita mantener su temperatura lo más baja posible. Por eso está equipado con un parasol gigante del tamaño de una cancha de tenis. Este parasol de cinco capas bloquea el calor del Sol, la Tierra e incluso la Luna, lo que ayuda a que el Webb se mantenga increíblemente frío: aproximadamente -223 °C (-370 °F).
MIRI necesita estar aún más frío. Tiene su propio refrigerador especial, llamado crioenfriador, que mantiene las temperaturas a casi -266 grados Celsius (-447 grados Fahrenheit). Si el Webb estuviera incluso ligeramente caliente, su propio calor ahogaría las señales distantes que intenta captar.
Una vez que la luz llega a las cámaras del telescopio Webb, se encuentra con sensores llamados detectores. Estos detectores no toman fotos convencionales como las de una cámara de teléfono. En cambio, convierten la luz infrarroja entrante en datos digitales. Estos datos se envían a la Tierra, donde los científicos los convierten en imágenes a todo color.
Los espejos del Telescopio Espacial James Webb están ensamblados. NASA/MSFC/David Higginbotham/Emmett
Los colores que vemos en las imágenes del Webb no coinciden con lo que la cámara «ve» directamente. Dado que la luz infrarroja es invisible, los científicos asignan colores a diferentes longitudes de onda para ayudarnos a comprender el contenido de la imagen. Estas imágenes procesadas nos ayudan a ver la estructura, la edad y la composición de galaxias, estrellas y más.
Al utilizar un espejo gigante para recoger luz infrarroja invisible y enviarla a cámaras ultrafrías, Webb nos permite ver galaxias que se formaron justo después del nacimiento del universo.
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