Las promesas del telescopio espacial James Webb

James webb será el primer observatorio construido por el hombre capaz de detectar la luz emitida por las primeras estrellas que surgieron en la historia del Universo.

Una impresión artística del telescopio espacial James Webb en órbita. Crédito NASA.

A finales del año pasado, luego de pasar 116 días de pruebas técnicas dentro de una de las cámaras de vacío más grandes del mundo (una nevera gigante  de 10 metros de diámetro y 12 de profundidad localizada en el Goddard Space Flight Center de NASA),  el conjunto de cámaras infrarrojas más sofisticado del mundo emergió a la superficie listo para ser integrado con los demás componentes de lo que pronto se convertirá en el mayor objeto jamás lanzado al espacio en una sola pieza: el Telescopio Espacial James Webb. Bautizado por algunos como el sucesor del Telescopio Espacial Hubble, amenazado varias veces por los vaivenes de la política y el presupuesto federal norteamericano, y resucitado de nuevo por la terquedad de los curiosos astrónomos, este coloso espacial será, una vez puesto en órbita a 1.5 millones de kilómetros de la Tierra (cerca de 5 veces la distancia hasta la Luna), el primer observatorio construido por el hombre capaz de detectar la luz emitida por las primeras estrellas que surgieron en la historia del Universo.

No será una tarea fácil: para lograrlo, Webb no sólo tendrá que estar equipado con un espejo gigante (6.5 metros) dividido en 18 páneles hexagonales que imitan la estructura de un panal de abejas, sino que para evitar los problemas ópticos de los que sufrió el Hubble en sus primeros años, deberá lograr que dichos páneles estén alineados con una precisión equivalente a una diezmilésima parte del grosor de un cabello humano. Además, al ser un telescopio que observa principalmente luz infrarroja, para evitar la contaminación de sus observaciones por luz indeseada, Webb deberá operar a temperaturas extremas de 240 grados bajo cero, mucho más frío incluso que las regiones más remotas de nuestro Sistema Solar. Antes incluso de comenzar a operar, deberá sobrevivir a un lanzamiento complicado y desplegar sus instrumentos con precisión. Sólo tendrá una oportunidad para hacerlo, pues a diferencia del Hubble, no habrá misiones de astronautas para actualizarlo o repararlo. Tendrá que ser un hoyo en uno. Esa es la magnitud del reto a la que se enfrentan quienes trabajan en construir, lanzar y operar este observatorio, nuestro nuevo gran ojo en el espacio.

La necesidad de un telescopio infrarrojo en el espacio no es un capricho de científicos desquiciados: es la manera natural de dar el siguiente paso en la sucesión increíble de descubrimientos que inició Galileo hace más de 400 años cuando por primera vez apuntó un instrumento óptico hacia la estrellas y dejó registro de lo observado. Si nos tomáramos el trabajo de hacer un inventario de los fotones que nos llegan desde regiones lejanas del Universo, fácilmente nos percataríamos de que dichas partículas de luz son principalmente de dos tipos: el primer tipo es el de los fotones de luz visible que nuestros ojos son capaces de detectar y que provienen principalmente de las superficies de las estrellas. El segundo tipo de fotones, invisibles para nuestros ojos pero que en términos de energía pesan tanto como los fotones visibles en este inventario cósmico, es el de los fotones infrarrojos, menos energéticos que la luz visible pero no por ello menos relevantes para la astronomía moderna. A qué tipo pertenece un fotón determinado depende de la temperatura del cuerpo que lo emite. Mientras que los fotones visibles nos informan sobre las condiciones en las superficies estelares, que fulguran a temperaturas de miles de grados centígrados, los fotones infrarrojos contienen los secretos de cuerpos muchos más fríos como planetas, cometas y asteroides. El tipo de cuerpos con superficies sólidas y atmósferas nubladas donde esperaríamos que las condiciones para la vida sean propicias.

De manera que poner a Webb en el espacio tiene sentido, porque aún con su increíble portafolio de descubrimientos, Hubble sólo nos ha informado acerca de la mitad de nuestro inventario cósmico. Aún más: los datos que obtendrá Webb a partir de 2018, cuando un cohete Ariane V de la Agencia Espacial Europea lanzado desde la Guyana Francesa lo encamine en dirección al llamado punto de Lagrange 2, ayudarán a responder preguntas de gran relevancia para la astrofísica moderna, y en general para nuestra comprensión de la evolución del Universo y el origen de la vida. Webb toma el relevo donde Hubble, exhausto ya tras 25 años de descubrimientos, deja el testimonio. En comparación con su antecesor, el nuevo observatorio verá más lejos en el espacio y más atrás en el tiempo, lo que le permitirá echar un vistazo (el primer vistazo de la Humanidad a tiempos tan remotos) a la época en que las primeras galaxias se formaban y las primeras estrellas se encendían, poniendo fin a la era oscura del Universo e iniciando los procesos termonucleares en el interior de las estrellas que darían origen a los elementos químicos de los que estamos conformados los seres vivos en el planeta Tierra.  Estas observaciones sólo son posibles en el infrarrojo, pues a medida que el Universo se ha ido expandiendo, la luz original de esas estrellas primigenias (que era visible y ultravioleta al ser emitida) se ha estirado también y ahora nos llega en forma de fotones infrarrojos.

Webb también avanzará nuestro conocimiento sobre la formación de estrellas y planetas. Las regiones de la Vía Láctea donde nacen otros sistemas solares se esconden detrás de densas capas de polvo interestelar, lo que las hace inaccesibles a la luz visible en la que observa el Hubble. Las capacidades infrarrojas de Webb le permitirán penetrar estas cortinas de silicio y carbono y obtener imágenes nítidas del proceso que culminará con la germinación de nuevas Tierras. Además, usando sus sofisticados espectrómetros, Webb podrá medir la composición de las atmósferas de decenas de planetas extrasolares que han sido detectados orbitando alrededor de otras estrellas, aprovechando los “eclipses” que tienen lugar cuando uno de esos planetas pasa frente de su estrella. Al atravesar los cielos remotos de planetas ignotos, la luz de esas estrellas puede traernos las primeras pistas sobre la química de otros mundos, y reducir nuestra incertidumbre acerca de qué tan probable es la biología de la vida en otras regiones de la galaxia. Existe una probabilidad considerable de que Webb sea el primer observatorio capaz de realizar extensivamente este tipo de mediciones en muchos planetas diferentes, iniciando una nueva era en las ciencias planetarias y acercándonos por fin a una respuesta concreta a la pregunta que Fermi se planteó hace ya más de medio siglo en relación a la vida en otras partes del Universo: ¿Dónde está todo el mundo?

Faltan todavía algunos años para que el Telescopio Espacial James Webb despliegue sus pétalos hexagonales de berilio (los páneles del espejo principal están hechos de este material, para aligerar el peso total del telescopio) y nos encauce en nuevas rutas de descubrimiento. Pero los años que nos separan del lanzamiento son igualmente emocionantes: poco a poco los componentes de Webb están llegando a las instalaciones de NASA donde se efectuarán las pruebas finales. Dichos componentes son el resultado de un esfuerzo internacional que incluye a varios países de Europa, así como a Canadá, y Estados Unidos, un recordatorio más de que nuestras empresas espaciales son empresas de la especie humana y no aventuras en solitario de una nación en particular. Las observaciones están siendo planeadas cuidadosamente por cientos de astrónomos alrededor del mundo y las herramientas diseñadas para que en el futuro cualquier astrónomo, sin importar su nacionalidad u origen, pueda hacer uso de uno de los instrumentos astronómicos más poderosos de la historia. Es posible que Hubble y Webb operen simultáneamente por algunos años, maximizando nuestra capacidad de explorar. Pero aún cuando el vetusto Hubble se vea forzado a retirarse de la escena, el nuevo coloso de berilio ya estará listo para tomar el relevo y sorprender a una nueva generación con los primeros brillos del Universo.

@juramaga