Bruno Henríquez
Un telescopio astronómico es en la práctica una máquina del tiempo. Mientras más lejos está el objeto que observemos, su luz nos trae la imagen de una era cada vez más distante. Cada telescopio, por su fabricación, detecta diferentes partes del espectro electromagnético, los más comunes observan la luz visible, pero otros detectan radiaciones invisibles al ojo humano como los rayos X, la radiación gamma, la luz ultravioleta, la infrarroja, incluso las ondas de radio.
Los telescopios espaciales han llevado la visión humana fuera de la atmósfera de la Tierra, eso permite eliminar los obstáculos creados por las nubes, el resplandor de la bóveda celeste o las luces de las ciudades.
Los más recientes telescopios espaciales, como el James Webb y el Euclid brindan la oportunidad de explorar diferentes zonas del espectro electromagnético y utilizar las tecnologías más avanzadas de nuestra civilización.
James Webb es un proyecto internacional dirigido por la NASA que lleva el nombre de quien fuera director de esa agencia y promotor principal del programa Apolo. Euclid, por su parte, es un proyecto de la Agencia Espacial Europea ESA, bautizado con el nombre del gran matemático de la antigüedad Euclides.
El lugar elegido para la operación de estos dispositivos es el punto de equilibrio dinámico L2 que se mueve junto con la Tierra alrededor del sol, en el orbitan James Webb desde 2021 y Euclid desde el 1ro de julio de este año.
Cada uno de estos telescopios tiene sus objetivos y características bien definidas y resulta interesante presentar una panorámica de sus posibilidades, su alcance y las características de su ubicación, así como lo que esperan los astrónomos de sus observaciones.
Las interpretaciones que brinden los científicos de los datos obtenidos ampliarán nuestro conocimiento de lo que sabemos y sospechamos hoy del universo.
El telescopio espacial James Webb de la NASA, conocido por JWST las siglas de su nombre en inglés James Webb Space Telescope, se encuentra hace más de un año en una órbita singular, y las noticias que llegan de sus observaciones y descubrimientos son, además de interesantes, muchas veces contradictorias, alarmantes y a la vez esperanzadoras, porque a cada nuevo descubrimiento lo acompañan comentarios del gran avance que representan, tanto como de las ideas preconcebidas que derrumba.
Ante todo, JWST es un telescopio espacial; es decir, que no se encuentra en la superficie de la Tierra, se desarrolló un diseño específico para llevarlo a la órbita donde realiza su trabajo. Lleva varios instrumentos a bordo que le permiten la detección y estudio de una zona específica del espectro electromagnético, el infrarrojo.
Es un telescopio de tipo reflector, ya que la parte principal del sistema óptico de captación de la radiación es un espejo, por cierto, el mayor que se ha diseñado para un telescopio espacial. Este tiene 6,5 m de diámetro y está compuesto por 18 segmentos hexagonales de berilio recubiertos de oro con un alto coeficiente de reflexión entre el rojo y el infrarrojo medio; la estructura hexagonal de los segmentos permite al espejo tomar una forma aproximadamente circular de cascarón esférico, ya que los segmentos encajan entre sí sin espacios.
La complejidad de su construcción hace que tenga muchas partes sensibles y que puedan ser vulnerables a cualquier falla, por lo que se ha tenido que desarrollar, con un sistema único de diseño, construcción y montaje.
Como solo detecta la radiación infrarroja, cada cuerpo que emite calor es una fuente de brillo infrarrojo detectable por los sensores del JWST. Esto se ha diseñado así porque su objetivo es observar las señales del infrarrojo, que llegan tanto de astros cercanos como del espacio profundo, de las galaxias lejanas y poder estudiar el universo en su era más temprana, a la vez que se ocupa de conocer su edad y de cómo han evolucionado las estrellas y galaxias desde el mismo principio, o desde que apareció lo que se conoce como la primera luz en el universo.
Los detectores del infrarrojo deben estar entonces muy fríos, para que su propio calor no afecte sus mediciones.
El JWST trabaja con luz invisible, así que todas las imágenes que se han publicado y se publicarán corresponden a falsos colores establecidos en principio con paletas de referencia acordadas por los científicos de la NASA o por otros investigadores en experimentos específicos.
El Telescopio espacial James Webb (JWST) de la NASA, es producto de una colaboración internacional con la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense), en el proyecto participan además otros 14 países.
JWST fue Lanzado con un cohete Ariane 5, desde el Puerto Espacial de Kouru en Guayana Francesa el día 25 de diciembre de 2021, el 24 de enero 2022 llegó al punto L2 donde entró en la fase de ajustes, 11 de julio se declara en pleno funcionamiento y el 12 de julio toma sus primeras imágenes.
Los datos del JWST se transmiten a Tierra a través de la Red del Espacio Profundo de la NASA, estos se procesan, calibran, y se hacen accesibles a los astrónomos de todo el mundo desde el Instituto Científico del Telescopio Espacial (Space Telescope Science Institute STScI), en el campus de Homewood de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland.
Las proposiciones de proyectos para utilizar el JWST se pueden presentar cada año, por cualquier persona, de ellos son seleccionados aquellos que pasan un riguroso análisis, efectuado por el comité de admisión formado por expertos. A los proyectos elegidos se les asigna el tiempo de observación y el acceso a los instrumentos que necesitan para lograr sus objetivos, así como un período de acceso exclusivo a los datos obtenidos, pasado el plazo acordado, los datos pasan a ser de dominio público.
Las primeras imágenes y mediciones obtenidas por el telescopio fueron para calibrar, poner a punto los sistemas de medición, la orientación en el espacio, la selección de objetivos a observar, el enfoque, el control de los tiempos de observación y ajustes.
Así se pudo saber si el telescopio observaba lo que se pretendía y si las mediciones se ajustaban a lo conocido, por eso se obtuvieron primero imágenes y espectros de los objetos observados con anterioridad por otros telescopios, tanto terrestres como espaciales. Esto es de gran importancia en las investigaciones científicas, porque debido a sus características, este telescopio ha observado y observará regiones y fenómenos desconocidos y que resultarán nuevos, tanto por su alcance a regiones más lejanas como por el hecho de analizar fenómenos fuera de los límites de lo observado hasta ahora.
Como todo nuevo instrumento, al explorar regiones desconocidas, encontrará cosas que confirmarán o negarán los conocimientos y suposiciones que se tienen de lo observado hasta ahora. Por eso no es de extrañar que surjan polémicas y contradicciones al analizar los resultados, cosa que ya está ocurriendo y se hará más notable durante los próximos años, lo que nos ayudará a elaborar nuevas hipótesis y demostrar nuevas teorías, así como ampliar nuestro conocimiento.
Las polémicas alrededor de las primeras conclusiones tratan de una nueva crisis en la interpretación del universo, pero para el mundo científico no es motivo de alarma, ya que la ciencia avanza, sobre todo, en la vorágine de la contrastación de los nuevos datos arrancados a las zonas fronterizas, con los modelos para explicar lo que se observa y convertirlos en una continuación del desarrollo científico, que muchas veces encuentra saltos, e ideas completamente nuevas en la búsqueda del conocimiento.
Entre las características del telescopio está su poder de resolución, que si bien permite ver objetos más lejanos, y puede percibir la luz que llega de ellos, no alcanza a ver los detalles en la superficie de los planetas extrasolares, ni en los discos de las estrellas, lejanas. Pero si dispone de espectrómetros, instrumentos capaces analizar la luz proveniente de las estrellas, de detectar las componentes químicas que existen tanto en los cuerpos que emiten la radiación como en las atmósferas o nubes de gases que atraviesan.
La luz, visible o no, que llega desde los astros nos permite conocer su composición química, esto lo aprovecha el James Web, con sus espectrómetros.
Fue diseñado para detectar características de los cuerpos celestes solo apreciables en el infrarrojo, sobre todo objetos muy distantes en el universo, o cuerpos ocultos por nubes de polvo o gas y que opacan la radiación visible y para determinar la edad del universo con una precisión mayor a la estimada hasta el momento.
El espectro de La luz visible de los objetos lejanos en el universo, se desplaza hacia el rojo, por el efecto Doppler, debido a su lejanía por la expansión del universo y a la acción gravitacional llamada efecto Einstein, por lo que las características espectrales de la luz emitida o absorbida de las sustancias conocidas en las estrellas, sirven de patrones para conocer la velocidad de alejamiento y esto se representa por la variable adimensional z.
La variable z adopta valores positivos cuando el objeto se aleja y negativos cuando se acerca.
Los objetos más lejanos no se pueden ver con la luz visible pues la radiación que nos llega se ha desplazado tanto a longitudes de onda más largas que están en el rango del infrarrojo, esta trae la misma información, pero al desplazarse su espectro hay que observarla con instrumentos que puedan ver en el infrarrojo de ahí la importancia de los telescopios que pueden ver esta radiación, en especial el James Webb
Este corrimiento produce que la luz visible de las estrellas se desplace a regiones invisibles para nuestros ojos y otros telescopios, y contribuye a que veamos negro el fondo del cielo nocturno.
Telescopio infrarrojo
Se sabe que todos los objetos calientes emiten radiación infrarroja, nuestro cuerpo, las nubes, las estrellas, la tecnología de nuestra civilización también la emite, junto con ondas de radio y ruido electromagnético que pueden afectar a las mediciones astronómicas.
Para evitar la intensa luz infrarroja emitida por el Sol, la Tierra y la Luna, el telescopio James Webb se encuentra a una distancia de 1,5 millones de km de la Tierra, en una órbita alrededor del punto de equilibrio dinámico o de libración L2 del sistema Sol-Tierra, sobre la prolongación de la recta que une los centros de la Tierra y el Sol, y se protege de la radiación solar con unos escudos térmicos especialmente diseñados para esta misión.
El JWST percibe la luz en un intervalo de longitudes de onda que va desde la luz visible de color naranja (0,6 micrómetros) hasta el infrarrojo medio (27,9 micrómetros) con cuatro instrumentos especializados.
La longitud de onda más corta del rango la determina la capa de oro que recubre espejo primario. La longitud de onda más larga viene dada por la sensibilidad de los detectores el infrarrojo medio.
Los instrumentos a bordo del JWST y sus rangos de percepción son:
NIRCam, cámara de infrarrojo cercano: 0,6 a 5 micrómetros
NIRSpec, espectrógrafo de infrarrojo cercano: 0,6 a 5,3 micrómetros
MIRI (instrumento de infrarrojo medio): 4,9 a 27,9 micrómetros
NIRISS (generador de imágenes en el infrarrojo cercano y espectrógrafo sin rendija): 0,6 a 5 micrómetros
De estos, los dos espectrómetros permiten conocer la composición química de los objetos observados, determinar el desplazamiento al rojo de los espectros obtenidos y de ahí conocer las distancias a las estrellas y su velocidad de alejamiento.
Con el James Webb cada nueva imagen o análisis espectral en el infrarrojo, de zonas del universo conocidas o poco exploradas, son de un valor inmenso para el avance de la ciencia, sin importar que los comentarios en los medios acerca de los descubrimientos de este telescopio señalen muchos aspectos polémicos, sobre todo el cuestionamiento de las teorías actuales de la evolución del universo, su edad y el comportamiento de los objetos extraordinarios que ha observado.
Si contemplamos algunas de las primeras imágenes que ha obtenido el JWST, veremos que este ha hecho un barrido de algunos los más complejos y diferentes objetos del firmamento y en los que con su visión infrarroja ha logrado captar fenómenos inesperados.
Hay cuatro zonas de estudio en las que el James Webb ha hecho aportes y levantado polémicas desde sus primeras observaciones y estas son: el sistema solar, los objetos de nuestra galaxia, las galaxias cercanas y por último el espacio profundo, donde se supone que pueda observarse nada menos que el origen del universo.
