El telescopio que observa c¨®mo naci¨® la luz en el universo
El mayor observatorio astron¨®mico espacial de la historia puede ver las primeras estrellas del cosmos y buscar rastros de vida en planetas m¨¢s all¨¢ del sistema solar
John Mather es uno de los padres intelectuales de la mayor m¨¢quina del tiempo jam¨¢s construida. En 2006, este astrof¨ªsico gan¨® el Nobel de F¨ªsica por obtener una de las pruebas m¨¢s precisas de c¨®mo apareci¨® el universo tras una expansi¨®n acelerada a partir de un punto diminuto: el Big Bang. Sucedi¨® hace 13.800 millones de a?os y supuso el comienzo del tiempo y el espacio. ¡°Nuestra esperanza es conseguir ver la primera luz, que apareci¨® unos 100 millones de a?os despu¨¦s¡±, explica Mather a EL PA?S en teleconferencia desde su casa en las afueras de Washington D.C. Es lo que los astr¨®nomos conocen como ¡°alba c¨®smica¡±. Aquella luz la emitieron las primeras estrellas de las primeras galaxias del universo. La m¨¢quina que Mather y otros astrof¨ªsicos llevan construyendo desde 1995 es el Telescopio Espacial James Webb, que ser¨¢ el primero capaz de ver ese amanecer que surgi¨® hace 13.700 millones de a?os, cuando el universo era casi un reci¨¦n nacido, y cuyo lanzamiento se produjo en la Navidad de 2021.
El 'Webb' tiene un enorme ojo de seis metros y medio de di¨¢metro compuesto por 18 hex¨¢gonos ba?ados en una fin¨ªsima capa de oro.
Lado fr¨ªo
−233° C
Telescopio
¨®ptico
M¨®dulo de
instrumentos
cient¨ªficos
Aleta de
estabilizaci¨®n
Espejo
primario
Panel
solar
Radiadores
Espejo
secundario
Bus o m¨®dulo
de control
Lado orientado al Sol
80° C
El 'Webb' tiene un enorme ojo de seis metros y medio de di¨¢metro compuesto por 18 hex¨¢gonos ba?ados en una fin¨ªsima capa de oro.
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secundario
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M¨®dulo de
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cient¨ªficos
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estabilizaci¨®n
−233° C
Espejo primario
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secundario
Panel
solar
Radiadores
Bus o m¨®dulo
de control
Parasol
multicapa
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80° C
El 'Webb' tiene un enorme ojo de seis metros y medio de di¨¢metro compuesto por 18 hex¨¢gonos ba?ados en una fin¨ªsima capa de oro.
M¨®dulo de
instrumentos
cient¨ªficos
El 'Webb' tiene un enorme ojo de seis metros y medio de di¨¢metro compuesto por 18 hex¨¢gonos ba?ados en una fin¨ªsima capa de oro.
Lado fr¨ªo
Aleta de
estabilizaci¨®n
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Espejo primario
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secundario
Panel
solar
Radiadores
Bus o m¨®dulo
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Parasol
multicapa
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80° C
Se piensa que las primeras estrellas eran muy diferentes de las actuales. Ten¨ªan un tama?o 100 veces mayor que el Sol y estaban hechas de hidr¨®geno, el elemento m¨¢s sencillo del universo. Emit¨ªan much¨ªsima luz, pero viv¨ªan poco. En apenas tres millones de a?os explotaban y sus restos esparcidos por el cosmos engendraban nuevas generaciones de estrellas. La carne, los huesos y el resto de ¨®rganos de todos los seres humanos est¨¢n hechos de elementos fabricados por estrellas que estallaron en alg¨²n tiempo y lugar del universo. Mather y el resto de cient¨ªficos del James Webb buscan la luz del primer ancestro de todas esas estrellas.
Ver el primer astro del universo es un reto tecnol¨®gico espectacular. Su destello ha pasado 13.700 millones de a?os viajando por el espacio hasta llegar hasta nosotros. Ahora es una debil¨ªsima radiaci¨®n infrarroja invisible a los ojos humanos. El equipo internacional de ingenieros y cient¨ªficos que ha construido el Webb ha tenido que idear el telescopio m¨¢s grande, caro y complejo de la historia para captarla.
¡°Este telescopio ser¨¢ una revoluci¨®n en todos los campos de la astrof¨ªsica¡±, resume Luis Colina, coinvestigador principal de Espa?a en el James Webb junto a su colega Santiago Arribas. Mientras habla al tel¨¦fono se escucha el estruendo de los cazas despegando, pues el Centro de Astrobiolog¨ªa (CAB) donde se encuentra la mayor¨ªa de cient¨ªficos de nuestro pa¨ªs involucrados en el proyecto est¨¢ muy cerca de la base a¨¦rea de Torrej¨®n de Ardoz, en Madrid. ¡°La atm¨®sfera de la Tierra absorbe la mayor parte de la luz infrarroja que llega del universo. Adem¨¢s, todos los cuerpos que hay en la superficie emiten radiaci¨®n de este tipo, por lo que quedas cegado si observas desde tierra. Al estar en el espacio, este telescopio se quita de en medio toda esa luz tan intensa y puede ver cosas muy, muy peque?as en el universo lejano que ni imagin¨¢bamos que estaban all¨ª¡±, resalta.
Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez calculaba antes del lanzamiento en su ordenador cu¨¢l ser¨¢ la galaxia m¨¢s lejana que podr¨¢ ver el James Webb en su primer a?o de operaci¨®n. Nadie lo sabe exactamente, pero el simple hecho de captar su luz tiene implicaciones casi filos¨®ficas. ?Existen a¨²n las galaxias que emitieron la primera luz del universo o desaparecieron hace millones de a?os y no lo sabemos porque esa informaci¨®n no ha llegado hasta nosotros a¨²n? ¡°Todo depende de qu¨¦ entiendas por existir¡±, explica el astr¨®nomo del CAB y miembro del proyecto. ¡°Para nosotros esas galaxias existen en este momento del espacio-tiempo. Lo que vamos a ver es una foto de cuando nacieron, pero est¨¢n en una zona del cosmos tan lejana y desconectada a la nuestra que es posible que se hayan transformado en una galaxia mucho m¨¢s evolucionada o en un agujero negro¡±, se?ala.
Para saberlo habr¨ªa que esperar miles de millones de a?os a que la luz m¨¢s reciente llegue hasta nosotros. Del mismo modo, a?ade P¨¦rez, ¡°es posible que en alguna parte del universo haya alguien viendo nuestra galaxia, la V¨ªa L¨¢ctea, tal y como era al principio, justo cuando naci¨®, en un tiempo en el que no exist¨ªa la Tierra ni los humanos¡±.
Este telescopio no solo ser¨¢ el primero en ver las galaxias ¡ªagrupaciones de millones de estrellas¡ª m¨¢s lejanas y antiguas, sino que podr¨¢ localizar cientos de ellas. P¨¦rez forma parte del equipo que usar¨¢ el telescopio para hacer el primer censo de las galaxias m¨¢s lejanas. Seg¨²n sus c¨¢lculos, en el primer a?o el Webb podr¨¢ ver galaxias nacidas unos 200 millones de a?os despu¨¦s del Big Bang. El telescopio tiene una vida ¨²til de 10 a?os durante la que tal vez alcance la ansiada primera luz de la que habla Mather, emitida unos 100 millones de a?os despu¨¦s.
Nikku Madhusudhan, astr¨®nomo de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), coordina uno de los proyectos m¨¢s interesantes en el estudio de exoplanetas que se har¨¢n tras el inicio de operaciones: echarle un vistazo a K2-18b. ¡°Es el planeta con m¨¢s posibilidades de reunir condiciones aptas para la vida m¨¢s all¨¢ de nuestro sistema solar¡±, resalta el astr¨®nomo.
As¨ª se descubre un nuevo planeta
1. Cuando un exoplaneta pasa delante de su estrella se produce un peque?o eclipse que disminuye la luminosidad.
Exoplaneta
Estrella
Luminosidad
Tiempo
2. ‘Webb’ tambi¨¦n captar¨¢ el “eclipse secundario” cuando el planeta se oculta detr¨¢s del astro. Estos datos permitir¨¢n saber si tiene atm¨®sfera e identificar en ella indicios qu¨ªmicos de vida.
Estrella
Eclipse
secundario
Luminosidad
Eclipse
primario
Tiempo
As¨ª se descubre un nuevo planeta
1. Cuando un exoplaneta pasa delante de su estrella se produce un peque?o eclipse que disminuye la luminosidad.
Exoplaneta
Estrella
Luminosidad
Tiempo
2. ‘Webb’ tambi¨¦n captar¨¢ el “eclipse secundario” cuando el planeta se oculta detr¨¢s del astro. Estos datos permitir¨¢n saber si tiene atm¨®sfera e identificar en ella indicios qu¨ªmicos de vida.
Estrella
Eclipse
secundario
Luminosidad
Eclipse
primario
Tiempo
As¨ª se descubre un nuevo planeta
1. Cuando un exoplaneta pasa delante de su estrella se produce un peque?o eclipse que disminuye la luminosidad.
2. ‘Webb’ tambi¨¦n captar¨¢ el “eclipse secundario” cuando el planeta se oculta detr¨¢s del astro. Estos datos permitir¨¢n saber si tiene atm¨®sfera e identificar en ella indicios qu¨ªmicos de vida.
Exoplaneta
Estrella
Estrella
Eclipse
primario
Luminosidad
Luminosidad
Eclipse
secundario
Tiempo
Tiempo
Este planeta es unas tres veces m¨¢s grande que la Tierra y est¨¢ a unos 110 a?os luz. Habr¨ªa que viajar un siglo y 10 a?os a la velocidad de la luz para llegar hasta ¨¦l, algo impensable para la tecnolog¨ªa humana. En 2019 se detect¨® agua en su atm¨®sfera, un compuesto imprescindible para la vida en la Tierra. Nadie sabe qu¨¦ hay en la superficie de este mundo lejano, pero el equipo de Madhusudhan ha hecho c¨¢lculos y piensa que puede estar totalmente cubierto de agua l¨ªquida: un mundo oce¨¢nico.
El James Webb es tan sensible que podr¨¢ ver la atm¨®sfera de este planeta. Cada compuesto qu¨ªmico emite un rango de luz infrarroja, as¨ª que indicar¨¢ si hay agua, metano, di¨®xido de carbono u otros compuestos con posible origen org¨¢nico.
K2-18b es un mundo totalmente diferente al nuestro tambi¨¦n por el sol que orbita: una estrella enana roja, m¨¢s peque?a e impredecible que la nuestra. Estos astros pueden escupir llamaradas de radiaci¨®n que podr¨ªan aniquilar cualquier cosa viviente que haya en las nubes o en el hipot¨¦tico oc¨¦ano. Madhusudhan ha calculado qu¨¦ compuestos tendr¨ªa que haber en la atm¨®sfera si existiese ese oc¨¦ano: cianuro de hidr¨®geno y metanol, o alcohol de quemar, entre otros. Sus observaciones de este remoto planeta estar¨¢n terminadas a mediados de 2023, con lo que probablemente a finales de ese a?o se sepa si hay un oc¨¦ano habitable en K2-18b.
Hay otros planetas ¡°apetitosos¡± a los que mirar con los nuevos ojos de este observatorio, resalta Jos¨¦ A. Caballero, astr¨®nomo del CAB que ha formado parte del comit¨¦ que ha seleccionado los proyectos cient¨ªficos del telescopio en su primer a?o. ¡°Uno de los m¨¢s perseguidos es 55 Cancri e, un mundo cubierto de lava a m¨¢s de 2.000 grados¡±, explica. ¡°Tambi¨¦n hay muchos programas para observar Trappist¡±, una estrella a 40 a?os luz donde hay un sistema solar con siete planetas terrestres.
Cuanto m¨¢s viaja a trav¨¦s del tiempo y el espacio, la luz de los astros y galaxias se va haciendo m¨¢s roja hasta que llegado un punto cae al infrarrojo. El James Webb es un telescopio especializado en captar esa longitud de onda. Desde la Tierra podr¨ªa detectar la radiaci¨®n t¨¦rmica de un abejorro posado en la Luna. Para conseguirlo se ha tenido que inventar el mayor espejo que se ha lanzado nunca al espacio. Est¨¢ compuesto por 18 hex¨¢gonos chapados en oro que juntos forman un espejo de 6,5 metros de di¨¢metro. El oro es uno de los elementos que mejor reflejan la luz infrarroja, de ah¨ª su uso, aunque la capa que recubre los espejos es tan fina que la cantidad total empleada es de menos de 50 gramos.
Para encajar en la cofia del cohete que lo pondr¨¢ en ¨®rbita, de tan solo 5,4 metros de di¨¢metro, el telescopio se pliega como un origami.
Ariane 5
10,6 m
Bus
4,5 m
6,5 m
Las dos columnas laterales se doblan para el lanzamiento
Para encajar en la cofia del cohete que lo pondr¨¢ en ¨®rbita, de tan solo 5,4 metros de di¨¢metro, el telescopio se pliega como un origami.
Ariane 5
10,6 m
Bus
4,5 m
6,5 m
Las dos columnas laterales se doblan para el lanzamiento
Para encajar en la cofia del cohete que lo pondr¨¢ en ¨®rbita, de tan solo 5,4 metros de di¨¢metro, el telescopio se pliega como un origami
Ariane 5
Las dos columnas laterales se doblan para el lanzamiento
10,6 m
6,5 m
Bus
4,5 m
Todo en el James Webb es colosal. Se ha tardado m¨¢s de un cuarto de siglo en construir y tendr¨¢ un coste de casi 9.000 millones de euros tras los continuos sobrecostes en los que ha incurrido su principal promotor, la NASA. Europa y Canad¨¢ tienen una importante participaci¨®n en los cuatro instrumentos del telescopio. La participaci¨®n espa?ola se ha centrado sobre todo en dos de ellos: Nirspec y Miri. Este ¨²ltimo se termin¨® y entreg¨® a la NASA en 2012. Los imprevistos, la falta de financiaci¨®n y finalmente la pandemia han hecho que el lanzamiento, originalmente previsto para 2007, se haya pospuesto hasta el 24 de diciembre de 2021.
Kourou
Guayana Francesa
'Hubble'
Viaje de
30 d¨ªas
Luna
Tierra
‘James
Webb’
El gr¨¢fico no
est¨¢ a escala
El ‘James Webb’ orbitar¨¢ alrededor del Sol a una distancia de 1,5 millones de km de nuestro planeta.
Esto impedir¨¢ que, a diferencia del 'Hubble', pueda ser reparado tras su lanzamiento.
Kourou
Guayana Francesa
'Hubble'
Viaje de
30 d¨ªas
Luna
Tierra
‘James
Webb’
El gr¨¢fico no
est¨¢ a escala
El ‘James Webb’ orbitar¨¢ alrededor del Sol a una distancia de 1,5 millones de km de nuestro planeta.
Esto impedir¨¢ que, a diferencia del 'Hubble', pueda ser reparado tras su lanzamiento.
Kourou
Guayana Francesa
El gr¨¢fico no
est¨¢ a escala
'Hubble'
Viaje de
30 d¨ªas
Tardar¨¢ 3 d¨ªas en llegar a la Luna
Luna
Tierra
‘James
Webb’
El ‘James Webb’ orbitar¨¢ alrededor del Sol a una distancia de 1,5 millones de km de nuestro planeta.
Esto impedir¨¢ que, a diferencia del 'Hubble', pueda ser reparado tras su lanzamiento.
El James Webb va a permitir observar en detalle uno de los mayores cataclismos que pueden imaginarse: el choque entre dos galaxias. Es lo que ha sucedido en NGC6240. Se piensa que la mayor¨ªa de galaxias tiene en su centro un agujero negro supermasivo y los de las dos galaxias fusionadas a¨²n no se han fundido para formar uno solo, explica Almudena Alonso-Herrero, astr¨®noma del CAB que trabaja con el detector de infrarrojo medio Miri, desarrollado entre Europa y EE UU.
¡°Este instrumento nos permite seleccionar una galaxia cercana donde haya mucho polvo, estudiar sus propiedades en detalle e incluso ver a trav¨¦s de ¨¦l y saber qu¨¦ objetos hay detr¨¢s¡±, explica Alonso-Herrero. Es algo que no pueden hacer los telescopios que operan con luz visible, como el Hubble. Los resultados son incre¨ªbles, como se aprecia en estas dos im¨¢genes de la NASA.
Otro de los objetivos de Alonso-Herrero es usar el James Webb para observar algunos de los lugares m¨¢s violentos de nuestro vecindario c¨®smico. Entre ellos est¨¢n las galaxias muy activas, donde hay multitud de estrellas naciendo en la actualidad. Estos astros vomitan oleadas de part¨ªculas cargadas y al juntarse forman supervientos, comparables en esencia a un hurac¨¢n pero de dimensiones inimaginables en t¨¦rminos terrestres. En el centro de cada galaxia hay un descomunal agujero negro que puede ser millones de veces m¨¢s masivo que el Sol. Estos colosos se alimentan con gas y materia circundante y escupen potent¨ªsimas tormentas de viento que pueden estudiarse mirando el comportamiento del polvo y el gas, explica Alonso-Herrero.
Longitudes de onda de la luz
Longitudes que
ve el 'James Webb'
Ultravioleta
Visible
Infrarroja
Cercana
Lejana
Media
Longitudes que
ve el 'Hubble'
Longitudes de onda de la luz
Longitudes que
ve el 'James Webb'
Ultravioleta
Visible
Infrarroja
Cercana
Media
Lejana
Longitudes que
ve el 'Hubble'
Longitudes de onda de la luz
Longitudes que ve el 'James Webb'
Ultravioleta
Visible
Infrarroja
Cercana
Media
Lejana
Longitudes que ve el 'Hubble'
En estos momentos el Webb descansa sobre casi 800 toneladas de p¨®lvora e hidr¨®geno l¨ªquido en el interior de un cohete Ariane 5. El espejo es tan grande que ha habido que idear una forma de plegarlo sobre s¨ª mismo para entrar en la cofia superior del artefacto. Tras el despegue desde el puerto espacial europeo en la Guayana Francesa, el Webb viajar¨¢ un mill¨®n y medio de kil¨®metros hasta el punto de Lagrange 2. En este lugar podr¨¢ permanecer alineado con la Tierra a medida que esta orbita el Sol. Hay una desventaja: estar¨¢ tan lejos que ser¨¢ imposible ir a repararlo como se hizo con el Hubble. La secuencia de despliegue y puesta en funcionamiento de este telescopio es la m¨¢s compleja de la historia y hay unas 300 maniobras que podr¨ªan fallar echando al traste la misi¨®n, seg¨²n la NASA.
El telescopio llegar¨¢ a su destino un mes despu¨¦s del despegue. Los astr¨®nomos esperan que en febrero pueda abrir los ojos y captar su ¡°primera luz¡±. Las primeras observaciones cient¨ªficas est¨¢n previstas para mayo o junio y despu¨¦s empezar¨¢n los diferentes proyectos cient¨ªficos seleccionados para el primer a?o, incluyendo en los que participan los astr¨®nomos consultados.
Puntos de Lagrange
L3
Sol
L5
L4
L1
Luna
L2
El 'James Web' girar¨¢ alrededor del segundo punto de Lagrange
El gr¨¢fico no est¨¢ a escala
Puntos de Lagrange
L3
Sol
L5
L4
L1
Luna
L2
El 'James Web' girar¨¢ alrededor del segundo punto de Lagrange
El gr¨¢fico no est¨¢ a escala
Puntos de Lagrange
L4
El 'James Web' girar¨¢ alrededor del segundo punto de Lagrange
Luna
L1
L2
Sol
L3
150.000.000 km
L5
El gr¨¢fico no est¨¢ a escala
¡°De todas las grandes preguntas que este instrumento puede responder, la m¨¢s importante es la que no nos esperamos¡±, dice Mather. ¡°Es lo mismo que sucedi¨® con el telescopio espacial Hubble. La gente no esperaba que hubiese un agujero negro en el centro de nuestra galaxia y ahora sabemos que hay uno en todas gracias a ¨¦l. No cre¨ªamos que fuese posible ver planetas orbitando otras estrellas, pero el Hubble tom¨® fotos de ellos y pudo estudiar sus atm¨®sferas. Va a haber muchas sorpresas. Yo las espero sobre todo del universo temprano, que es a¨²n muy desconocido. No lo hemos podido ver hasta ahora y es muy posible que la naturaleza nos est¨¦ ocultando algo¡±, resalta.
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