James Webb: a la búsqueda de las primeras estrellas que alumbraron el cosmos
El telescopio estará listo a comienzos del verano, cuando iniciará las observaciones de las primeras estrellas y galaxias del universo, así como de exoplanetas. Continuación de la entrevista con el ingeniero de la NASA, Alejandro Rivera.
Continuamos nuestra conversación con el Ingeniero Aeroespacial y Mecánico de la NASA en el centro NASA Goddard Space Flight Center desde el 2000 e ingeniero de análisis dinámico de las estructuras desplegables y mecanismos espaciales del telescopio espacial James Web desde 2013, Alejandro Rivera. Si no has leído la primera parte de la entrevista, la tienes aquí.
Sarah Romero: ¿A qué frecuencias puede ver el telescopio?
A. R.: A diferencia del Hubble, que observa en los espectros ultravioleta cercano, visible e infrarrojo cercano (0,1 a 1,0 μm), JWST observará en un rango de frecuencia más bajo, desde la luz visible de longitud de onda larga (roja) hasta el infrarrojo medio (0,6 a 28,5 μm). Esto le permitirá observar objetos con un alto desplazamiento al infrarrojo (redshift) que son demasiado viejos, débiles y distantes para el Hubble.
S. R.: ¿Cuál es la característica o detalle que más destacaría del James Webb?
A.R.: Sin lugar a duda la grandísima cantidad de estructuras desplegables y mecanismos de separación y la grandísima complejidad. Debido a su gran tamaño, con un espejo principal de 6,5 metros (2,5 veces mayor que el de Hubble) y un parasol equivalente a una pista de tenis, el telescopio tuvo que ir completamente plegado al estilo ‘origami’ en el cono superior del cohete Ariane 5 para luego desplegarse en el espacio. Esto ha representado uno de los mayores desafíos tecnológicos de la misión, pues jamás en la historia se había hecho algo a esta escala. Durante el lanzamiento las estructuras desplegables han de ir sujetas con los mecanismos de sujeción y separación. James Webb tiene un total de 178 de estos mecanismos en los que trabajé y algunos de los cuales ayudé a diseñar, y todos tenían que funcionar a la perfección, pues de no hacerlo la misión se hubiera acabado.
S.R.: Las primeras imágenes de Webb deberían estar disponibles para el verano de 2022, ¿cierto? ¿Qué podemos esperar descubrir con James Webb?
A.R.: Efectivamente, si todo sigue como está previsto, Webb comenzará su misión científica aproximadamente a finales de Junio. JWST tiene cuatro objetivos científicos principales: buscar las primeras galaxias u objetos luminosos que se formaron después del Big Bang; observar la formación de estrellas desde su nacimiento hasta la formación de sus sistemas planetarios; determinar cómo evolucionaron las galaxias desde su formación hasta el presente; y finalmente, medir las propiedades físicas y químicas de los sistemas planetarios e investigar el potencial de vida en esos sistemas.
S.R.: ¿Con qué le gustaría, personalmente, que nos sorprendiera Webb en sus primeros años de funcionamiento una vez completamente activo?
A.R.: Me gustaría que nos sorprendiera de muchas formas. Además de los objetivos científicos que ya he mencionado, mi favorito es que tenemos mucho que aprender acerca de cómo las galaxias obtuvieron agujeros negros supermasivos en sus centros, y realmente no sabemos si los agujeros negros causaron la formación de las galaxias o viceversa. Yo espero que el telescopio James Webb nos ayude a responder esta pregunta. Mi segundo “deseo astronómico” es que en este de momento no sabemos mucho sobre la materia oscura o la energía oscura, pero con Webb esperamos aprender más sobre dónde se encuentra ahora la materia oscura y esperamos conocer la historia de la aceleración del universo que atribuimos a la energía oscura.
S.R.: ¿Qué supone para usted, como miembro del proyecto desde hace casi una década, haber podido presenciar, al fin, el lanzamiento al espacio y el exitoso despliegue del telescopio?
A.R.: Representa la culminación a muchos años de esfuerzo y sacrifico en los que tuvimos que superar muchísimos desafíos tecnológicos. Tras pasar tanto tiempo haciendo el análisis dinámico de los despliegues y análisis de contingencias de todas las estructuras desplegables del módulo óptico y de instrumentos científicos (parte superior donde están los espejos e instrumentos científicos), así como el análisis de los mecanismos de sujeción y separación, mas luego todas las pruebas de los desplegables que nos llevaron muchísimo tiempo, el verlo todo funcionar bien fue una grandísima satisfacción.
Estos despliegues en los que trabajé, así como el resto, fueron extremadamente críticos y, de no haber ido según lo planeado, la misión en la mayoría de los casos se habría terminado. JWST tuvo la mayor cantidad de despliegues y con la mayor complejidad de cualquier satélite en la historia. Para poner las cosas en perspectiva, JWST tiene 344 puntos únicos de falla, o puntos que, en caso de fallar, terminarían la misión. De estos, 275 (80%) pertenecen a los equipos de mecanismos de separación y estructuras desplegables. En comparación, la sonda Galileo tenía alrededor de 30 y un amartizaje en Marte tiene un estimado de 100. En el equipo de estructuras desplegables y mecanismos de separación sentimos que hemos hecho historia espacial.
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S.R.: ¿Nos ayudará Webb a dar respuesta a algunas de nuestras grandes preguntas astronómicas, del tipo: “¿cómo se desarrolló el universo tras el Big Bang?" “¿estamos solos”?
A.R.: JWST no fue diseñado para ver los comienzos del universo y el Big Bang, sino para ver un período de la historia del universo que no hemos visto antes. Específicamente, queremos ver los primeros objetos que se formaron cuando el universo se enfrió después del Big Bang. Ese período de tiempo es quizás cientos de millones de años más tarde que el que los satélites COBE, WMAP y Planck fueron construidos para ver. Creemos que las pequeñas ondas de temperatura que estos satélites observaron fueron las semillas que eventualmente se convirtieron en galaxias. No sabemos exactamente cuándo el universo creo las primeras estrellas y galaxias, ni cómo. Esto es lo que esperamos que JWST pueda ayudar a responder y la razón por la que lo construimos.
S.R.: La misión, por ahora, está siendo un éxito y eso también es garantía de que JWST podría llegar a vivir bastante tiempo. ¿Para cuántos años está prevista la misión en principio?
A.R.: La mínima duración de la misión está planeada en 5 años, pero la expectativa es de 10 años de vida científica. La separación de Webb de la segunda fase del cohete Ariane 5 fue tan precisa que las dos maniobras de corrección de trayectoria que se hicieron usaron muchísimo menos combustible del previsto. Debido a esto, se espera que Webb pueda estar en órbita haciendo observaciones astronómicas por más de 10 años pues ahora va a disponer de mucho más combustible para las maniobras de ajuste de trayectoria y orientación que son necesarias periódicamente para mantener la órbita correcta alrededor de L2.
S.R.: ¿Por qué se dice que JWST es como una “máquina del tiempo” y cómo es capaz JWST de ver cómo era el universo hace 13.500 millones de años?
A.R.: La luz del sol tarda 8 minutos y 20 segundos en llegar a la Tierra, luego cuando miramos al sol con nuestros ojos lo vemos como cuando era 8 minutos y 20 segundos más “joven”. La luz de la galaxia NGC 174 tarda una media de 159 millones de años en llegar a la tierra así que si la miramos por el telescopio la vemos tal y como era cuando la Tierra aún estaba habitada por dinosaurios en el Jurásico. Si extrapolamos esto y construimos un telescopio capaz de captar luz emitida hace 13.500 millones de años podremos ver cómo era el universo en su infancia cuando se formaron las primeras estrellas, unos 300 millones de años después del ‘Big Bang’.
S.R.: ¿Cómo se sabe hacia dónde debe apuntar el telescopio James Webb para ver las primeras galaxias? ¿Cómo se conoce la dirección en la se originó el universo ?
A.R.: El telescopio Webb realmente puede mirar en cualquier dirección con tal de que sea hacia el espacio profundo. La razón es porque el universo no tiene un “punto central”. El término “Big Bang” es un tanto confuso, pues viene a sugerir que hubo una explosión en un lugar específico y a partir de ese punto central y ese instante en el tiempo el universo se empezó a expandir. La realidad es que el universo no tiene centro, es infinito y se expande en sí mismo. El “Big Bang” sucedió en todas partes a la vez y fue un proceso que sucedió en el tiempo, no un punto en el tiempo. Sabemos esto porque vemos galaxias alejándose unas de otras, no desde un punto central y podemos vemos el calor que sobró tras la “etapa temprana” del universo, calor que llena uniformemente el universo.
Desde MuyInteresante, le deseamos al James Webb una feliz estancia en L2 :)
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