Ciencia

El telescopio James Webb, más que un espectáculo de imágenes; astrofísica desvela sus secretos

“Como siempre que se descubre algo en ciencia, es difícil por ahora ver la aplicación, pero observar planetas alrededor de estrellas nos va a hacer entender más sobre nuestro Sistema Solar", explica la astrofísica Rosa Díaz.
sábado, 23 de julio de 2022 · 07:30

Estudiar el cielo nos hace saber más de la Tierra. En el camino, también nos aporta nuevas tecnologías, surgidas del desarrollo de los instrumentos que se utilizan en la investigación.

Así lo ha comprobado la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA) de Estados Unidos en sus misiones, entre las cuales una de las que más interés despierta en el público es la del Telescopio Espacial James Webb, que a principios de la semana pasada dio a conocer las primeras, espectaculares imágenes de uso científico obtenidas por su espejo hexagonal de 6.5 metros de diámetro.

El universo lejano, la región en la nebulosa de la Quilla donde nacen estrellas, el Quinteto de Stephan y la nebulosa del Anillo del Sur se muestran de una forma nunca antes lograda gracias al Webb, lanzado el 25 de diciembre de 2021 en dirección al punto conocido como Lagrange 2 (a 1.5 millones de kilómetros de la Tierra), desde el que orbita el Sol.

Pero el telescopio no se propone ofrecer solamente retratos fascinantes de objetos celestes, ya que también “nos va a permitir llegar más allá en el tiempo”, dice la astrofísica Rosa Díaz, subjefa de la oficina de ingeniería y análisis científicos de misiones del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) de la NASA, que tiene su sede en Baltimore.

“Vamos a intentar ver las primeras estrellas, saber más cómo las galaxias se forman”, al igual que profundizar en el conocimiento de los exoplanetas y los agujeros negros, explica la científica mexicana al Diario.

 

James Webb Vs Hubble: sus diferencias

Para alcanzar esas metas era necesario que la tecnología de observación del James Webb se basara en luz infrarroja (no visible para el ojo humano pero que se percibe como calor), a diferencia del Telescopio Espacial Hubble, que ve principalmente luz visible y ultravioleta.

“Necesitábamos observar con gran precisión la luz infrarroja para alcanzar los objetos más lejanos, cercanos a cuando el Big Bang sucedió”, indica la doctora Rosa Díaz.

El Hubble encontró muchas regiones de formación de estrellas que tenían polvo y no podíamos ver dentro. Pero el polvo deja pasar la luz infrarroja y ahora podemos ver qué hay detrás”, añade.

Otro objetivo científico del James Webb es estudiar los planetas extrasolares. “Las moléculas vibran y esa vibración se emite en infrarrojo”, precisa Díaz. “Podemos ver en las atmósferas de planetas extrasolares qué moléculas tienen, si hay los elementos que vemos en la Tierra o en otros planetas del Sistema Solar. Nos va a ayudar a saber más sobre la formación de los planetas y qué tipos son prevalentes alrededor de las estrellas más allá de nuestro Sol, y eso es importante porque nos hará conocer más sobre nuestro Sistema Solar”.

Las primeras imágenes del James Webb, muestra de eficacia 

Asimismo, la visión infrarroja del James Webb permitirá atravesar el polvo alrededor de los agujeros negros y “ver un poco más dentro de esa región”.

Las imágenes presentadas la semana pasada demostraron “el poder que este telescopio tiene y eso lo hace muy emocionante”, señala la doctora Díaz, quien revela que la del campo profundo del universo lejano se tomó en 12 horas, cuando la similar que capturó el Hubble a principios de la década de 2000 necesitó más de un centenar de horas.

“Estas imágenes fueron una manera de probar que los objetivos científicos por los cuales el telescopio fue construido se podían hacer. Las observaciones que se hacen desde la Tierra o con el Hubble normalmente necesitan mucho análisis de los datos, pero con las del James Webb fue rapidísimo, no se necesitó más que calibrar las imágenes y sacar los datos”.

Eso no significa que un instrumento sea mejor que otro, sino que “para observar en diferentes tipos de luz se necesitan diferentes tipos de telescopio”, precisa la doctora Díaz.

¿Las imágenes del James Webb están editadas?

Desarrollar la tecnología del James Webb tomó más tiempo, pues “para tener en el infrarrojo la precisión del Hubble con la luz visible se necesitaba un espejo más grande (que está cubierto de oro para reflejar de manera aun mejor la luz infrarroja) y detectores diferentes”.

Asimismo, se afrontaba el reto de mantener el telescopio a muy bajas temperaturas, lo que se logró dotándolo de un “escudo” que lo protege de los rayos del Sol y ubicándolo en el segundo punto de Lagrange (L2), lejos de la luz reflejada por la Tierra y la Luna.

Las imágenes tal como las captura el James Webb necesitan calibrarse para quedar “limpias” de efectos, tarea en la que la doctora Díaz está directamente involucrada.

“Tenemos equipos de astrónomos expertos en observaciones en infrarrojo, ellos saben exactamente cómo se comportan los detectores sensibles a este tipo de luz. Cuando reciben la información del telescopio ‘reducen’ las imágenes, les quitan cualquier efecto que los detectores tengan”.

“Como se conocen bien los detectores, con confianza se puede saber que lo que se graba en esa imagen es lo que estamos viendo en el cielo”, subraya. “Es importante que los expertos estén constantemente checándolos para que no haya un efecto que lleve a anunciar un descubrimiento científico que no lo es”.

Aunque es un instrumento de la NASA —en colaboración con las agencias espaciales Europea y Canadiense—, el telescopio espacial está disponible para uso de investigadores de todo el mundo. De hecho, apunta la doctora Díaz, para el ciclo anual de observaciones que comenzó este mes se recibieron 1,173 propuestas de 44 países, de las cuales se aceptó al 25 por ciento.

En tres solicitudes —que no procedieron— el investigador principal pertenecía a una institución mexicana. En cinco de las admitidas hay coautores de instituciones de nuestro país.

“Se seleccionan las observaciones que sabemos que solo pueden hacerse con el James Webb”, añade la científica. “Cada semana o dos se hace un calendario y se mandan comandos especiales que indican qué instrumento usar, cuánto tiempo observar y adónde apuntar”.

El telescopio toma las imágenes y las guarda en sus computadoras. ‘Bajamos’ los datos y las antenas que están en la Tierra los mandan al Instituto (en Baltimore). La telemetría la convertimos en imágenes y después estas imágenes se calibran y se ponen en el gran archivo del Instituto para que los astrónomos las bajen”.

La astrofísica Rosa Díaz, subjefa de la oficina de ingeniería y análisis científicos de misiones del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) de la NASA, en Baltimore

¿Qué tanto cubrirá el James Webb las expectativas de los científicos?

No es algo que se pueda anticipar. “El Hubble nos sorprendió, no esperábamos esas imágenes de campo profundo y creo que va a ser lo mismo con el James Webb. Lo importante es mantener el combustible que tiene, porque de eso va a depender su tiempo de vida”.

“Lo único por hacer ahora es seguir monitoréandolo y asegurarnos que todos los instrumentos funcionen bien, y dejar que los científicos hagan observaciones y descubran cosas que ni siquiera pensábamos”.

La doctora Díaz tiene claro el impacto positivo de estudiar el cielo para la vida en nuestro planeta. “Si nos enfocamos en la tecnología, muchas misiones de la NASA han beneficiado enormemente a la Tierra. Hay muchas cosas comunes para nosotros ahora que fueron posibles a partir del desarrollo de las nuevas tecnologías”.

“Como siempre que se descubre algo en ciencia, es difícil por ahora ver la aplicación, pero observar planetas alrededor de estrellas nos va a hacer entender más sobre nuestro Sistema Solar. En el futuro vamos a ver mejor los beneficios del aspecto científico, confirmar teorías y entender más sobre nuestro universo”.

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