El recientemente lanzado Telescopio Espacial James Webb (JWST) completó el segundo mes de su período de puesta en marcha de seis meses, dando al telescopio conjunto de la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (ASC) varios pasos para convertirse en un completo observatorio astronómico espacial operativo.
El JWST se lanzó el 25 de diciembre en un cohete Ariane 5 desde el Centre Spatial Guyanais en la Guayana Francesa. Hasta ahora, ha completado una de las etapas más riesgosas de su despliegue, incluido el despliegue de su visera solar, el despliegue de sus alas de espejo secundario y espejo primario, y la entrada exitosa en su órbita en el punto 2 (L2) de Lagrange Sol-Tierra. Cada operación solo podía intentarse una vez, y si alguna de ellas hubiera fallado, el telescopio habría quedado inutilizable.
Uno de los aspectos más destacados de este proceso fue la precisión con la que se lanzó el JWST en Ariane 5. Para alcanzar y mantener su órbita en L2, el punto de estabilidad gravitatoria perpetuamente retrocedido desde la Tierra en relación con el Sol, 1,5 millones kilómetros (930.000 millas) de distancia, la nave espacial tiene una cantidad limitada de propulsor a bordo, lo que en última instancia limita la vida útil del telescopio. Los cálculos previos al lanzamiento estimaron que el JWST tendría suficiente combustible para durar 10 años en esa órbita.
Esas estimaciones se han extendido a «unos 20 años» después del lanzamiento, dijo el director del proyecto JWST, Bill Ochs, en una conferencia de prensa en enero, gracias a los esfuerzos del equipo de lanzamiento del Ariane 5 para que el lanzamiento del telescopio fuera lo más perfecto posible.
Ahora, los operadores de telescopios del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland, están alineando cuidadosamente el espejo principal del JWST. A diferencia del espejo único que recoge la luz del telescopio espacial Hubble, el espejo principal del JWST consta de 18 segmentos hexagonales chapados en oro, un diseño desarrollado originalmente en la década de 1930 por el astrónomo italiano Guido Horn d’Arturo.
Cuando están correctamente alineados, los segmentos se combinan en un solo espejo de 6,5 metros de diámetro, más de siete veces el tamaño del espejo del Hubble. Este proceso de alineación se realiza mediante 132 motores, siete para cada segmento y seis para el espejo secundario. Cada motor está diseñado para mover segmentos de espejo, así como para alterar la curvatura de cada segmento, en incrementos tan pequeños como 10 millonésimas de milímetro. Los motores representan simultáneamente 132 puntos de falla para el telescopio, y el tiempo que se tomó para planificar meticulosamente cada movimiento de estos motores es una de las razones por las que la puesta en marcha del JWST fue diseñada para llevar varios meses.
Sin embargo, tal precisión es necesaria si el JWST debe enfocarse en objetivos más lejanos, y por lo tanto más atrás en el tiempo, de lo que incluso el Hubble puede observar.
La primera fase de esta alineación se completó el 18 de febrero, lo que implicó garantizar que cada segmento localice y obtenga imágenes de la estrella objetivo HD 84406. Se espera que la alineación y la calibración completas tomen otros cinco meses.
Queda otro gran obstáculo: el telescopio debe terminar de enfriarse. El JWST está diseñado para observar en las porciones infrarrojas del espectro electromagnético, longitudes de onda de luz más largas que las de la luz visible y asociadas con el calor emitido por la materia. Para que la óptica del telescopio vea claramente la luz infrarroja de sus objetivos, la luz infrarroja emitida por el propio telescopio (la subestructura, los espejos, la electrónica) debe minimizarse.
El primer paso fue desplegar la visera solar, hecha de cinco capas de Kapton, un polímero muy delgado y liviano, recubierto con metales reflectantes. Refleja el calor del Sol, así como el reflejado por la Tierra y la Luna, creando un lado caliente de 110 grados Celsius (230 grados Fahrenheit) y, a sólo seis pies de distancia, un lado frío de −223 grados Celsius (−370 grados Fahrenheit). Fahrenheit), donde viven el telescopio y sus instrumentos.
Sin embargo, el telescopio en sí no se lanzó a -223 grados centígrados, sino a unos 27 grados centígrados (alrededor de 80 grados Fahrenheit, una temperatura tropical típica en la Tierra) y se ha estado enfriando pasivamente desde que se desplegó la sombrilla. Como resultado, toda la estructura del telescopio se ha encogido ligeramente, como sucede con la mayoría de las cosas cuando se enfrían. El JWST fue diseñado para esto, construido con mucho cuidado más grande que su forma final, y primero debe asentarse completamente en su estado final enfriado antes de que pueda estar completamente operativo.
Una vez que el JWST esté listo para las operaciones científicas, tendrá muchos objetivos de estudio. Uno será el agujero negro supermasivo central de la Vía Láctea, Sagitario A*, que se unirá a muchos otros observatorios, incluido el Event Horizon Telescope (EHT), en un esfuerzo de décadas por comprender el colosal objeto supermasivo en el corazón de nuestra galaxia.
Una de las muchas dificultades para estudiar Sagitario A* es que, desde nuestra perspectiva de la Tierra, casi la mitad de la cantidad de gas y polvo de una galaxia se encuentra en el camino óptico, sin mencionar el material mucho más denso y caliente que forma la galaxia. centro. El propio Sagitario A* también se enciende aproximadamente una vez por hora, lo que hace que sea difícil de imaginar. Se espera que las capacidades combinadas del EHT, que proporcionó las primeras imágenes de un agujero negro en 2019, y el JWST, que está diseñado para ver a través de nubes de gas y polvo, puedan caracterizar el agujero negro con mucha más precisión.
También se espera que el JWST se una a un estudio de galaxias cercanas que involucre al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile y al Telescopio Espacial Hubble. Los astrónomos planean utilizar la capacidad de Webb para visualizar longitudes de onda infrarrojas de luz, complementando las capacidades de ALMA para visualizar la radiación de microondas y la capacidad del Hubble para observar la luz visible, para observar a través de nubes de gas y polvo en otras galaxias y aumentar el conocimiento de la humanidad sobre la formación galáctica.
Este trabajo también seguirá a las observaciones extraordinarias del Telescopio Espacial Spitzer (misión principal 2003-2009; misión Spitzer Warm 2009-2020) y el Observatorio Espacial Herschel (2009-2013), dos de los telescopios infrarrojos más potentes jamás construidos. Los hallazgos de estos dos telescopios han obligado a reevaluar nuestra comprensión del Universo, incluida la importancia de la radiación térmica en la formación estelar y galáctica.
Si bien el JWST no observa en las mismas longitudes de onda que sus predecesores, diseñado como un complemento y no como un reemplazo, sin duda continuará la tendencia de tales descubrimientos cuando esté en pleno funcionamiento.
