El telescopio espacial Hubble es algo a lo que es difícil encontrarle un sucesor.
Desde que fue lanzado en 1990, se ha convertido en uno de los instrumentos más importantes en la historia de la astronomía, y ha hecho descubrimientos cruciales que han enriquecido enormemente nuestro entendimiento del cosmos.
John Mather tiene muy claro su legado. Él es el jefe de científicos del proyecto del sucesor del Hubble, el telescopio espacial James Webb (JWST, por sus siglas en inglés).
Mather, de 60 años, ha estado involucrado con el JSWT desde el principio. Está a cargo de su construcción en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Maryland, Estados Unidos.
También cuenta con un premio Nobel, el primero que recibe un científico de la NASA. Mather compartió el premio Nobel de física en 2006 con George Smoot por su trabajo en el satélite explorador del fondo cósmico, Cobe.
El Cobe detectó sutiles variaciones de temperatura en la radiación de las microondas cósmicas del fondo del espacio, algo que se conoce como "el brillo del Big Bang".
Estas variaciones hicieron notar las diferencias de densidad que dieron, en última instancia, lugar a las primeras estrellas y galaxias, algo que Stephen Hawking llamó "el descubrimiento más importante del siglo, si no el de todos los tiempos".
En diálogo con la BBC durante la reunión de invierno de la Asociación Astronómica de Estados Unidos en Seattle, Mather dijo que el JWST había generado grandes expectativas en la comunidad astronómica y en el público.
"Todo el mundo necesita al sucesor del Hubble. Si no estuviera aquí, la gente estaría lamentándose y llorando a diario. Así que sabemos que tenemos que hacer algo", dijo.
"Fue identificado como una prioridad máxima para la nación, así que estamos haciéndolo".
La luz roja
Sin embargo, el telescopio espacial James Webb, bautizado así en honor a un antiguo director de la NASA, no hará la misma clase de estudios que ha realizado su predecesor.
Mientras que el Hubble mira al universo en longitudes de ondas ópticas y ultravioleta, el JWST mirará principalmente lo infrarrojo.
"Este telescopio extiende la ciencia de la que el Hubble ha sido pionero, pero cubre diferentes regiones de las longitudes de onda", afirmó Mather.
"Lo infrarrojo es en donde parece estar la nueva ciencia, y es en donde esta misión tiene una ventaja única y especial"
La astronomía infrarroja es particularmente importante para entender los procesos ocurridos en el universo primitivo.
Los objetos distantes del universo se alejan de nosotros a velocidades muy rápidas, lo cual tiene un efecto muy interesante en la luz que emiten. Esa luz genera longitudes de onda mayores, que cubren la parte "roja" del espectro.
Por esto, la tecnología infrarroja es esencial para ver los objetos más lejanos, y por lo tanto, más antiguos del universo, una consideración que fue uno de los factores más importantes detrás del diseño del telescopio.
"Sabemos lo que las teorías predicen acerca de estos objetos primitivos, sabemos cuán brillantes y cuán lejos se supone que están y qué clase de telescopio se requiere para verlos", dice John Mather.
"Así que dijimos, 'no puede ser un telescopio pequeño, tiene que ser uno grande y tiene que funcionar en ciertas longitudes de onda'".
Las longitudes de onda infrarrojas también son útiles para ver a través de los cúmulos de polvo que a menudo oscurecen a las estrellas y a los planetas en proceso de formación.
Sin embargo, la luz infrarroja no penetra muy bien la atmósfera de la Tierra. Ésta era una de las razones por las cuales se necesitaba un telescopio infrarrojo en el espacio, dice Mather.
Además, el telescopio tiene que estar frío, de lo contrario, emitiría su propia radiación, que terminaría sofocando las débiles señales astronómicas.
"Está diseñado para operar en temperaturas criogénicas, del orden de los 40 grados Kelvin (-233ºC)" dice Mark Clampin, científico del JWST.
"Con eso, rebajamos el trasfondo del telescopio de manera que podamos ver la luz roja que viene del antiguo universo".
El enorme escudo que domina visualmente a la nave está diseñado para bloquear la luz del Sol, la Tierra y la Luna que podría calentar al telescopio.
Para que funcione, no se le puede poner en una órbita baja como al Hubble. Debe estar en una órbita en donde estos tres objetos estén casi en la misma dirección.
El lugar más conveniente es el que se conoce como "L2", uno de cinco puntos de balance gravitacional en el espacio en donde puede permanecer fijo en un mismo lugar entre la Tierra y el Sol.
El espejo principal del JWST tendrá un diámetro de 6,6 metros, en comparación con el de 2,4 metros del Hubble.
Esto es importante porque determina la cantidad de luz que el telescopio puede captar y de ahí su capacidad para detectar objetos poco iluminados.
Desempeño afinado
"El Hubble es un telescopio convencional. Tiene un espejo principal de dos metros y un espejo secundario. El JSWT tiene un espejo primario segmentado conformado por 18 elementos individuales", dice Mark Clampin.
"Nos da más flexibilidad durante su vida útil porque podemos afinar el desempeño del telescopio"
"Gran parte de la tecnología se desarrolló a partir de lo que logramos con el Hubble, pe
ro la lleva al siguiente nivel".
Aunque su misión principal está programada para durar cinco años, se espera que se extienda una y otra vez como ha sucedido con el Hubble.
Incluso es posible que cuando el CEV, el nuevo vehículo tripulado de la NASA, entre en uso, el JWST pueda ser reparado y actualizado para extender su vida útil.
La misión busca examinar cada etapa de la historia cósmica y las prioridades están organizadas en cuatro temas principales:
- el fin de la "Era oscura" del cosmos
- el ensamblaje de las galaxias
- el nacimiento de las primeras estrellas y sistemas protoplanetarios
- los sistemas planetarios y el origen de la vida
"Creemos que ahora conocemos las condiciones iniciales del universo, al menos de una manera estadística", dice Mather.
"Tenemos un acuerdo internacional de que nuestras teorías funcionan hasta que las primeras estrellas empiezan a formarse. En el momento en que empiezan a suceder cosas interesantes, cuando las estrellas se encienden y las galaxias se forman, todas esas teorías dejan de ser suficientes".
"Entramos en la complejidad de inmensos procesos caóticos. Es como pasar de la predicción del clima a la de los tornados".
Arqueología cósmica
Se desconocen muchos aspectos de la formación de las primeras estrellas así com
o los procesos mediante los cuales los primeros cúmulos de estrellas empezaron a organizarse en galaxias como nuestra Vía Láctea.
"Nos gustaría hacer arqueología cósmica", dice John Mather.
"Los astrónomos tenemos suerte en el sentido de que podemos ver las cosas como eran mirándolas desde lejos. La luz viaja tan lentamente que le lleva mucho tiempo llegar hasta aquí desde esos objeto lejanos".
"La gente cree que la luz viaja rápido. Pero para los cosmólogos, es apenas la velocidad correcta. Nos permite ver al universo primitivo si construimos el telescopio adecuado".
El JSWT también podrá detectar planetas extrasolares y examinar la formación de sistemas planetarios, un rompecabezas que ha ocupado a los astrónomos durante más de 50 años. Incluso busca arrojar luz sobre los orígenes de la vida.
"Podríamos ser capaces de ver algo de la química atmosférica de los planetas. Si el planeta es lo suficientemente pequeño, podemos ser capaces de aprender de química orgánica en un objeto similar a la Tierra", afirma Mather.
"Para ello necesitamos suerte. Necesitamos gente que explore las estrellas cercanas en busca de planetas y seleccione los mejore blancos. Quizá tengamos suerte".
Tiempos difíciles
El proyecto ha sobrevivido tiempos turbulentos en la NASA.
Como la agencia ha sido reestructurada para pagar pro el programa Visión para la Exploración Espacial del presidente George W. Bush, que incluye el regreso de los seres humanos a la Luna antes de 2020, los presupuestos científicos se han recortado, lo que ha resultado en el abandono de las misiones robóticas.
En parte, el JWST ha sido protegido por el padrinazgo de varios ejecutivos influyentes de la NASA.
El telescopio será lanzado en un cohete europeo Ariane 5 desde Kourou en 2013. Con su escudo solar del tamaño de una cancha de tenis y su enorme espejo, el JWST es tan grande que tiene que doblarse para que entre en el cuerpo del cohete.
El proceso de desplegarlo en el espacio es extremadamente complicado y los ingenieros están modelándolo en simulaciones computarizadas.
"Cuanto estemos en órbita, colocamos primero el transmisor y los paneles solares", dice Mark Clampin.
"Después, desplegamos el escudo solar de manera que podamos proteger el espejo principal, luego abrimos las dos alas con segmentos adicionales para el espejo principal, seguidas del espejo secundario".
"Es muy diferente de lo que se ha hecho en el pasado".
Mather señaló que "es un proceso elaborado, pero una mariposa sale de su capullo y puede abrir sus alas".
Dijo que esperaba que el telescopio probara ser tan importante para la astronomía como lo ha sido el Hubble.
"El Hubble ha sido tan exitoso" afirmó Mather "y sé que podemos hacer más con algo mejor".
Fuente: BBC
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