La era de los telescopios espaciales, para ver el universo sin el inconveniente de la atmosfera terrestre, inició en 1990 con el lanzamiento del telescopio espacial Hubble (Conocido por sus siglas en ingles HST), llamado así en honor al Astrónomo Edwin Hubble. Desde entonces ha estado activo, proporcionando una visión del universo que nunca habíamos tenido.

Con el telescopio Hubble, se iniciaron observaciones en el espectro visible, ultravioleta e infrarrojo. Posteriormente, se ha continuó con otros lanzamientos como el Chandra en 1999, para estudiar luz en rayos X. Nuestro ojo solo puede ver en el rango del visible, mientras que los detectores colocados en un telescopio pueden captar información en otras longitudes de onda.

Figura 1. Ejemplos de telescopios espaciales que observan el universo en diferentes longitudes de onda. Créditos / NASA, ESA y J. Kang (STScI)

A través de estos telescopios espaciales, buscamos expandir nuestra visión del Universo y desentrañar los misterios desde los orígenes de éste. Para ello, los científicos, ingenieros, técnicos y todas las personas involucradas en estos proyectos saben que se debe captar la luz más tenue proveniente desde la profundidad del espacio. Para tal fin, la que más nos interesa es la infrarroja, la cual nos permite recibir información del universo antiguo. Para ponernos en contexto, podemos basarnos en la figura 2, en donde se muestra el espectro electromagnético. Puede notarse que el rango infrarrojo, se encuentra cercano al rango visible. Usualmente se divide en infrarrojo cercano, medio y lejano.  El ojo humano, puede ver solo el rango de 400 a 700 nanómetros. Este rango visible, el ser humano lo reconoce por los colores mostrados en la figura.

Figura 2. Esquema del espectro Electromagnético, que muestra el rango visible, el cual puede distinguir el ojo humano.
Para el resto de las longitudes de onda, se necesitan detectores. Créditos/J. Soria-Ruiz
National Institute of Research for Forestry, Agricultural and Livestock (INIFAP)

Nuevo ojos para ver el universo

A pesar de haber logrado observar el universo con toda la tecnología instalada en telescopios en Tierra o en el espacio, apenas hemos captado la luz de objetos que se encuentran a unos cuantos millones de años luz a la Tierra. ¿Cómo observar los objetos que están más lejos?, aquellos, cuya luz tardaría 13 mil millones de años en llegar a la Tierra. Para poder estudiar estos objetos necesitamos un telescopio que se concentre en recolectar ondas de luz, que con el paso del tiempo se hayan estirado, o desplazado al rojo, hasta convertirse en luz infrarroja. Para comprender mejor la idea, puede verse en la figura 3, un esquema de como la luz proveniente de una galaxia lejana "se estira" y por lo tanto su longitud de onda pertenece al rango de infrarrojo en el espectro electromagnético.

Figura 3. El telescopio Espacial James Webb, nos permite ver la luz antigua de las primeras galaxias que se ha desplazado al rojo
a medida que viaja hacia la Tierra durante miles de millones de años. Créditos/ NASA, ESA y J. Kang (STScI)

Como resultado de una visión de proyecto iniciado hace más de 30 años en STScI con el desafío del director del instituto, Riccardo Giacconi, de "pensar en la próxima gran misión más allá del Hubble", este nuevo telescopio comenzó a planificarse en 1989, nombrado inicialmente como “Next Generation Space Telescope" (NGST); en español sería “Telescopio espacial de próxima generación”. Sin embargo, fue renombrado en septiembre de 2002 en honor a un ex administrador de la NASA, James Webb, considerado una persona clave en los inicios de NASA. A partir de ese año se comenzó la construcción de sus instrumentos.

El telescopio espacial James Webb (también conocido como JWST o Webb) es un gran telescopio con un espejo primario de aproximadamente 6.5 metros. Su antecesor, el telescopio espacial Hubble, tiene un diámetro de 2.4 metros. Esto quiere decir que el Webb, tendrá mayor capacidad para captar luz, convirtiéndose en 100 veces más potente que el telescopio espacial Hubble. A diferencia de la mayoría de los telescopios que captan luz en el rango de ondas visible, el Webb lo hará en el infrarrojo, haciéndolo capaz de mirar hacia atrás, para ver las primeras galaxias que nacieron después del Big Bang; es decir, desde cuando el universo tenía solo cientos de millones de años de existencia.

Figura 4. Aquí se puede apreciar al telescopio espacial James Webb. Créditos/ NASA, ESA y J. Kang (STScI)

¿Dónde está el Webb?

El telescopio espacial Hubble órbita alrededor de la Tierra a una altitud aproximadamente de 570 km por encima de la superficie de la Tierra, sin embargo, el Webb, no orbitará la Tierra, sino que se ubicará en el punto de Lagrange L2, a 1.5 millones de kilómetros de distancia. Esto significa que el Webb orbitará a nuestra estrella.

Figura 5. El esquema muestra la distancia entre la Tierra y el Webb. Ese punto es conocido como Lagrange 2 o L2.
El diagrama no está a escala- Créditos/NASA

El Webb, tendrá una instrumentación para captar la luz que proviene del Universo desde sus inicios, por lo que será factible observar las primeras galaxias, analizar agujeros negros, estudiar los procesos de formación y evolución de las estrellas, así también detectar regiones de formación de estrellas, reexaminará la formación de sistemas solares capaces de albergar vida en planetas como la Tierra, hasta la evolución de nuestro propio Sistema Solar. Para realizar esta detección de luz, hará uso de 4 instrumentos, entre cámaras y espectrómetros, cuyos detectores captarán señales extremadamente débiles.

Este telescopio espacial, es el resultado del esfuerzo entre varias instituciones, tales como NASA, ESA (The European Space Agency), and The Canadian Space Agency (CSA). NASA's Goddard Space Flight Center. El principal socio industrial es Northrop Grumman. Al igual que el Telescopio espacial Hubble, el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial será la entidad que operará el Telescopio Espacial James Webb. Además de los Estados Unidos y Canadá, 14 países participaron en la construcción del telescopio Webb: Austria, Bélgica, Dinamarca, Francia, Alemania, Irlanda, Italia, Países Bajos, España, Suecia, Suiza y el Reino Unido.

Figura 6. Equipo de personas que hacen posible el proyecto del Telescopio Espacial James Webb. Crédito/NASA

La comunidad científica, ciudadanos científicos y el público en general, estarán a la expectativa el próximo 12 de julio, fecha en que el Webb mostrará las primeras imágenes, iniciando su misión científica para explorar el universo primitivo, las atmósferas de los exoplanetas, el nacimiento y la muerte de estrellas y la evolución de las galaxias, dando paso a una ciencia a través de los ojos infrarrojos del Webb.

Referencias:

• Link: https://www.stsci.edu/jwst
• Link: https://webbtelescope.org/contents/media/images/2019/20/4378-Image
• Link: https://www.nasa.gov/mission_pages/webb/instruments/index.html
• Link: https://jwst.nasa.gov/content/features/keyFactsInternational/
• Link: https://jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/needToKnow.html
• NASA. Presentación sobre Webb. Link: https://stsci.app.box.com/s/o64s0axvgb7lcmes0vxtrg2wsyxcr789
• STScI Newsletter: 2016 Volume 033 Issue 01. Link: https://www.stsci.edu/files/live/sites/www/files/home/news/newsletters/_documents/2016-volume033-issue01.pdf