Telescopio James Webb. Una mirada al origen del Universo.

Laboratorio Político 08 de marzo de 2022 Por Tribu PoliticArte
Artículo de Jonathan Chávez
Telescopio James Webb. imagen de NASA-Chris Gunn
Telescopio James Webb. imagen de NASA-Chris Gunn


"Sólo somos una raza avanzada de 
monos en un planeta menor de una 
estrella promedio. Pero podemos entender 
el Universo. Eso nos hace muy especiales".

Stephen Hawking


La teoría sobre el origen del Universo mas aceptada por los cientificos es que hace aproximadamente 13,800 millones de años sucedió una explosión en una microfracción de segundo que dio inicio a la formación de la materia, el espacio y el tiempo; este modelo cosmologico estandar lo conocemos como la teoría del Big Bang o Gran Explosión. Dicho modelo explica desde la expansión inicial del Universo, el enfriamiento de las particulas subatomicas que lo componen, hasta la formación de atomos a traves de los cuales se formó la vida tal y como hoy la conocemos. 

Gracias a la aparición de la fuerza de gravedad nubes gigantes que contenian cientos de elementos quimicos se unieron para formar estrellas y galaxias. Con el paso del tiempo el Universo sufrió un progresivo enfriamiento y expansión de mil millones de veces, en un proceso denominado Inflación Cósmica, dando como resultado la composición tanto fisíca como quimíca del Universo que conocemos ahora.

El ser humano siempre ha soñado con entender este tipo de procesos y a lo largo de los años estas teorías han generado una serie interminable de debates cientificos y teologicos que se han dado con la intención de resolver incognitas tales como ¿de que manera se dio la detonación que dio origen a todo lo que conocemos hoy?, ¿en que momento sucedió?, ¿existe un ente mas alla de nuestro entendimiento que dio origen a nuestro todo?, ¿Qué existía antes de que ese momento sucediera?, ¿Cómo se comporta el universo?, ¿De donde viene toda la materia que nos rodea? entre otras interesantes preguntas filosoficas y cientificas que para muchos aún siguen sin respuesta.

Este tipo de debates no hubieran podido surgir sin la existencia de cientificos que dedicaron su vida a la ciencia y a encontrar respuestas a las mas variadas incognitas, a través de sus conocimientos han realizado diversas contribuciones para el bien de la humanidad, gracias a sus trabajos, experimentos e inventos el ser humano ha podido entender diversos hechos que en su momento se ignoraba como habian surgido o simplemente como funcionaban. 

Unos de estos cientificos es sin duda Galileo Galilei, quien perfeccionó uno de los inventos más importantes de la historia de la humanidad, de la historia de la ciencia y sobre todo de la historia de la astronomía: el Telescopio.

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Este científico fue perseguido no solo por sus descubrimientos e inventos sino por sus radicales ideas cientificas que para la época significarían un gran cambio de paradigma, Galileo no solo inventaría el telescopio también desarrolló teorías científicas que generaron controversia con la iglesia catolica y que muchos años después serian aceptadas y confirmadas por la misma institución.

Galileo Galilei pasa a la historia como el primer cientifico que diseñó un telescopio astronómico, basado en los trabajos que habia realizado Hans Lippershey, un holandes que se dedicada a realizar lentes y que tuvo a bien mejorarlo dando como resultado importantes observaciones que cambiaron nuestra idea de los cielos y el espacio exterior, con este aparato de observación el ser humano pudo ver por primera vez las cuatro lunas que orbitan alrededor de Júpiter: Calixto, Europa, Ganimedes e Ío.

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Además pudo observar la luna, sus distintas fases y pudo comprobar que la teoría aristotelica no correspondía con las observaciones y por lo tanto no estaba bien fundamentada ya que este objeto celeste no es perfecto, ni traslúcido como aseguraba la teoría hasta ese momento aceptada.

Además de sus descubrimientos sobre Jupiter y la Luna, Galileo realiza observaciones sobre la constelación de Orión y comprueba que lo que hasta esa fecha se creía eran estrellas, en realidad eran gigantescos cúmulos, de igual manera pudo observar los anillos de Saturno, sin embargo seria años despúes que esta importante observación seria confirmada y catalogada por el cientifico Chistiaan Huygens.

Gracias a las importantes aportaciones cientificas de Galilei y de otros grandes cientificos como Copérnico y Kepler se dio inicio a lo que hoy conocemos como una de las revoluciones astronomicas mas importantes de la historia de la humanidad, mediante la cual surgieron cambios que hasta el día de hoy nos siguen asombrando y que modificaron la forma en que el ser humano ve hacia el cielo.

En la actualidad existen diversos tipos de telescopios, desde los más simples que utilizan lentes comunes, hasta los que cuentan con un espejo cóncavo con lente correctora que sostiene otro espejo secundario, esta tecnología de punta en este tipo de instrumentos nos permite corregir anormalidades que ocurren cuando la luz llega a nuestros ojos para poder ser procesada y analizada. 

Los telescopios con los que contamos en la tierra estan diseñados para poder observar a través de nuestra atmosfera, sin embargo componentes el agua, el dioxido de carbono, el metano, la contaminación luminica generada por las grandes ciudades y demás factores dificulta que se puedan analizar de una manera mas eficaz las observaciones realizadas.

Tambien existen los telescopios que estan operando en el espacio, sin lugar a dudas el mas famoso, hasta el lanzamiento del Webb, era el Hubble que fue enviado al espacio el 24 de abril de 1990 por la NASA en asociación con la Agencia Espacial internacional y que esta orbitando alrededor de la Tierra,  este instrumento puede detectar las bandas de luz infrarrojas, al estar colocado por encima de la atmosfera terrestre y por lo tanto ya no existe rastro de turbulencia atmosferica, ha permito recabar datos para realizar imágenes maravillosas, ademas de haber ayudado a descubrir miles de exoplanetas. Entre las ventajas mas destacadas de este aparato es que los astronautas pueden llegar a el y reparar cualquier componente, calibrar sus instrumentos y darle servicio preventivo, lo que no sucedera con el James Webb.

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En 1996 la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense en colaboración con mas de 25 paises, emprenden la construcción de un nuevo telescopio que los cientificos han denominado James Webb en honor al funcionario del mismo nombre, que era parte del gobierno estadounidense y quien se desempeñó como administrador de la NASA entre 1961 y 1968 y jugó un papel integral en el programa Apolo diseñado durante la carrera espacial enmarcada dentro de la Guerra Fría entre los Estados Unidos y la Unión Soviética y que tenía como objetivo primordial que el hombre llegará a la luna, hecho que se concretó en el año 1969.

La Agencia Espacial Europea colabora en los trabajos desde el año 2003 y ha aportado instrumentos tan importantes como los son el NIRSpec, que tiene como función captar y estudiar las ondas emitidas por la radiación electromagnética y la materia, el Optical Bench Assembly del instrumento MIRI que medira el rango de longitud de onda del infrarrojo medio, un cohete Ariane 5 ECA, que fue el encargado de poner en orbita el Webb y mano de obra para apoyar en la construcción total, ademas de apoyar en operaciones tecnicas de diverso calado.

Por su parte la Agencia Espacial Canadiense aporta el instrumento Fine Guidance Sensor and the Near-Infrared Imager Slitless Spectrograph que servirá para equilibrar la linea de visión del observatorio mientras se esten dando las observaciones cientificas además de estabilizar la orientación del propio telescopio para tomar las imágenes.

La Plataforma o Bus es el principal componente de este telescopio espacial ya que cuenta con la mayor cantidad de piezas de computación, comunicación y propulsión, además de ser la columna vertebral que une diversas partes del instrumento en su totalidad

El despegue de esta maravilla de la tecnología moderna estaba planeado para junio del año 2018, sin embargo fue lanzado el día 25 de diciembre del 2021, luego de sortear una serie de incovenientes al final el telescopio zarpó desde la Guyana Francesa.

Este telescospio es el mas grande y potente de la historia espacial, ademas de las herramientas tecnologicas mencionadas en parrafos anteriores, cuenta con 18 pequeños espejos hexagonales que forman un sistema complejo y que fueron fabricados de berilio con recubrimiento de oro denominado Optical Telescope Element, que se doblan y desdoblan hasta formar un conjunto de seis y medio metros, es decir siete veces mayor que lo que mide el telescopio Hubble y con una potencia de alcance de hasta 100 veces más; este instrumento es el más importante de toda la gama de herramientas con las que cuenta el Webb ya que tiene como función principal captar la luz del espacio y dirigirla hacia ellos para que a su vez estos analicen y procesen la información recopilada. 

El costo de este telescopio es de mas de 10,000 millones de dolares, una cifra nunca antes vista para la fabricación de un instrumento de estas caracteristicas, sin embargo cuenta con al menos 344 puntos de fallo único, es decir, que si alguno de los pasos para echarlo a andar falla, su misión terminaría y contrario a lo que pasa con el Hubble no habra oportunidad de repararlo, debido a que no es posible por la gran distancia en la que orbitara.

Pero porque es tan importante este telescopio? Porque sus observaciones permitiran al ser humano viajar al pasado, a través de los datos que resulten de la llegada de la luz infrarroja nos permitira ver lo que sucedia hace aproximadamente 13,500 millones de años, es decir, tan solo unos cientos de millones de años después de que sucediera el Big Bang, lo que nos permitira entender las implicaciones que tuvo esta gran explosión en la evolución de nuestro universo, desentrañara y explicara todas las fases de la historia cosmica y nos permitira entender nuestro lugar en ella. Tener la oportunidad de observar las bandas infrarrojas, es sin lugar a dudas la técnica adecuada para lograr ver hacia el pasado ya que a través de ello podremos penetrar en el oscurecimiento generado por las nubes de polvo estelar y gases que existen en el universo.

Al ser publicado este pequeño artículo el James Webb habrá recorrido mas del ochenta por ciento de su larga ruta y al llegar a aproximadamente 1.5 millones de kilometros de la Tierra, abrirá todos sus espejos, desplegará su protector solar del tamaño de una cancha de tenis, el cual se desdobla hasta doce veces, se enfriará a casi el cero absoluto y podrá estar en posición de estudiar los origenes del universo, la formación de las primeras estrellas, las nubes moleculares donde nacen los astros, los discos circunestelares en donde surgen los planetas, los nucleos de galaxias activas y la aparición de las primeras galaxias. 

Si, es extraño leer que podemos ver el pasado, pero aunque no lo creas y gracias a este tipo de alta tecnología lo podemos hacer a través de la detección de la luz infrarroja ya que este tipo de luz tarda en llegar a nosotros mucho tiempo lo que nos permitira ver lo que sucedió momentos despues del Big Bang, es decir que al observar objetos muy distantes del Universo los vemos como eran en el momento en que emitieron la luz que hoy llega a nuestros ojos, lo que dara como resultado el poder desentrañar secretos que nos han sido guardados desde el inicio del tiempo. 

Pero el James Webb no solo observará el pasado, tambien nos ayudara a descubrir planetas que estan fuera de nuestro sistema solar y que tienen como caracteristica primordial que absorben la luz infrarroja, lo que podría dejar ver que sus atmosferas contienen elementos quimicos que son primordiales para la aparición de la vida orgánica, lo que podría despegar otra de las grandes incognitas que se han planteado desde tiempos remotos: ¿Existe vida en otros planetas?

Esta maravilla de la ingeniería espacial estará orbitando en una zona que nuestros cientificos denominan punto de Lagrange o L2, donde la fuerza de atracción de la Tierra y el Sol se equilibran con la fuerza que se desprende del Webb lo que genera una trayectoria estable que permite que el consumo de combustible sea mucho menor, aunado a lo anterior esta posición le permitirá estar en contacto con el planeta tierra a traves de tres antenas colocadas en Estados Unidos, Australia y España.

Luego de desplegar todos sus instrumentos y estar posicionado en su orbita ideal el James Webb deberá enfriarse, a través de su sistema de refrigeración a una temperatura de -266 grados Celsius, tan solo 7 grados por encima del cero absoluto, lo que le permitira iniciar sus observaciones que deberán ser 100 veces mas sensibles que las que arroja el telescopio Hubble; para poder realizar sus funciones tendrán que pasar aproximadamente seis meses en donde los ingenieros espaciales calibraran sus herramientas y esta nueva aventura del conocimiento cosmologico iniciara su ruta hacia los confines del Universo.

Telescopio James Webb. imagen NASA-min

Al momento de escribir estas lineas el James Webb ha obtenido sus primeros resultados, se trata de imágenes obtenidas de la estrella HD 84406 ubicada en la constelación de la Osa Mayor, esto con el objetivo de iniciar con el calibramiento de sus intrumentos de observación. Los cientificos decidieron utilizar esta estrella ya que es perfectamente identificable y no tiene elementos cercanos que brillen con el mismo tipo de luz de esta, lo que dificultaría la calibración. Durante el mes siguiente el equipo de trabajo encargado de esta etapa ajustara los 18 segmentos del espejo hasta que las imágenes que capte se conviertan en una sola.

Lo mas probable es que para el verano de este año el telescopio inicie a construir imágenes mas detalladas y complejas ya que poco a poco sus instrumentos principales de observación alcanzaran su temperatura ideal criogénica y podrán capturar datos mas concretos.

Tendremos la fortuna de disfrutar de un avanzado conocimiento que nuestros antepasados no imaginaban que alguna vez pudieramos acceder a el, tendremos la oportunidad de conocer como surgio nuestro asombroso universo y tendremos a nuestro alcance la respuesta a una gran variedad de incognitas con respecto a la cosmología actual, sin lugar a dudas debemos aprovechar este momento.

Jonathan-minJonathan Chávez

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