El telescopio James Webb, listo para inaugurar una nueva era en la ciencia moderna

• Será el más potente jamás lanzado e intentará responder a las grandes preguntas pendientes sobre el universo
• Entre ellas, el que quizá sea el mayor misterio: si existe vida más allá del planeta Tierra

James Webb, los ojos del universo

El 25 de diciembre es una fecha que será recordada en la historia de la ciencia. Desde el Puerto Espacial de Kourou, en la Guayana Francesa, un cohete Ariane 5 despegará con un valioso pasajero en su interior: el telescopio James Webb, que será el más potente jamás lanzado al espacio. Este observatorio está diseñado para responder a algunas de las grandes preguntas pendientes sobre el universo, y realizará descubrimientos revolucionarios que marcarán una nueva era en la astronomía.

Considerado como el sucesor del telescopio espacial Hubble, el James Webb es fruto de la colaboración entre la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la canadiense (CSA), y ayudará a profundizar más en los orígenes del universo, ya que tendrá capacidad para captar la luz infrarroja procedente de las galaxias más jóvenes y las primeras estrellas. Entre los múltiples hallazgos que podrá realizar, tendrá capacidad para mostrar con todo detalle cómo se forman las estrellas y los sistemas planetarios, y permitirá estudiar tanto los planetas del Sistema Solar como aquellos que orbitan otras estrellas.

Además, también podría ayudar a esclarecer el que podría ser el mayor misterio del universo: si existe vida más allá del planeta Tierra. Su instrumentación científica le permitirá analizar las atmósferas de planetas extrasolares, en busca de biomarcadores capaces de delatar la presencia de actividad biológica en ellos.

"La estrategia de este telescopio es ir más lejos que el Hubble en la investigación del comienzo del universo; una investigación cosmológica que es fundamental para entender cómo se formaron las primeras galaxias, cómo han ido evolucionando, cómo funciona la materia oscura y sobre todo cómo funciona la energía oscura. Es decir, grandísimas preguntas, por lo que se habla de que esta misión es comparable a las grandes misiones del espacio, como el Programa Apolo", explica a RTVE.es Javier Armentia, astrofísico y director del Planetario de Pamplona.

Sobre su capacidad para descubrir la posible presencia de vida en otros planetas, Armentia cree que "este ámbito de la astrobiología va a ser apasionante, porque el telescopio espacial James Webb podrá detectar algunos componentes de las atmósferas de los exoplanetas, que aunque no podemos tener imágenes de ellos, sí que podemos obtener la firma química de algunas sustancias que no deberían estar ahí si el planeta no tuviera vida". Al mismo tiempo, advierte de que "no va a haber conclusiones", ya que la información aportada sobre estos posibles biomarcadores únicamente "implica modelos", aunque vaticina que, en este sentido, "James Webb nos dará noticias muy interesantes en los próximos años".

Representación del telescipio James Webb, desplegado y operativo en el punto L2 de Lagrange. ESA

Sin margen de error

El telescopio espacial James Webb es uno de los proyectos astronómicos más complejos de la historia reciente. Sus 14 años de retraso sobre la previsión inicial de lanzamiento, así como que su presupuesto se haya multiplicado por 20 en este tiempo (casi 10.000 millones de dólares, frente a 500), dan una idea de su envergadura. Y es que no se trata solo de avanzar un paso más en el camino iniciado por Hubble, el telescopio que tantas satisfacciones ha aportado a la ciencia, sino que supone un salto cualitativo con respecto a su predecesor.

A diferencia del Hubble, que orbita a aproximadamente 570 kilómetros de la Tierra, el telescopio espacial James Webb estará en el segundo punto de Lagrange L2 del sistema Sol-Tierra, a 1,5 millones de kilómetros de nuestro planeta. Esto hace que no haya margen de error y obligue a que la planificación sea milimétrica. Diferentes misiones con astronautas han sido lanzadas para reparar al Hubble a lo largo de sus más de 30 años de historia, pero eso es algo imposible en el caso de James Webb.

El telescopio espacial James Webb, una misión conjunta de la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense, se lanza al espacio desde el puerto espacial europeo en la Guayana Francesa a bordo de un cohete Ariane 5.

El vehículo de lanzamiento Ariane 5 proporcionará empuje durante aproximadamente 27 minutos después del despegue. Se han hecho muchos ensayos para asegurar que todos los pasos, calculados al milímetro, salgan bien desde el lanzamiento hasta su despliegue en órbita.

A los dos minutos, se produce la separación del propulsor.

Un minuto más tarde, se separa el carenado, que protege al telescopio que lleva en su interior.

A los nueve minutos, llega la separación de la parte principal del cohete.

Cuando Webb deje atrás el Ariane, desplegará su matriz solar para comenzar a generar electricidad y establecerá su capacidad para orientarse y "volar" en el espacio.

El James Webb viajará al segundo punto de Lagrange (L2), a 1,5 millones de kilómetros, fuera de la órbita terrestre en torno al Sol, donde puede mantenerse a una temperatura fría y estable para observar la luz infrarroja.

Aún tardará un mes en alcanzar su órbita en L2. Durante el trayecto, el telescopio se desplegará, se enfriará a su temperatura de funcionamiento y sus sistemas comenzarán a ajustarse.

Una vez en posición, los procesos de encendido y comprobación de los instrumentos durarán varios meses. En definitiva, si todo sale bien, tardaremos seis meses desde el lanzamiento en ver las primeras imágenes capturadas por el James Webb.

Otra de sus principales características será su espejo primario de 6,5 metros, que detectará la luz de estrellas y galaxias distantes con una sensibilidad cien veces mayor que la del Hubble, cuyo principal espejo apenas mide 2,4 metros. Además, el James Webb cuenta con un parasol diseñado para mantener su temperatura a pocos grados sobre el cero absoluto, necesaria para la observación en infrarrojo y evitar el deterioro del instrumental científico. Este parasol mide 20 metros de largo y 7 de ancho. Uno de los mayores retos ha sido meter al James Webb, con su parasol y su espejo, en un vehículo de lanzamiento de 5 metros de diámetro, como es el Ariane.

Este desafío técnico ha sido descrito como "meter un barco en una botella’, y también se ha comparado con técnicas de papiroflexia. El James Webb se lanzará plegado dentro del Ariane 5, para abrirse gradualmente una vez que se encuentre en el espacio, durante las tres primeras semanas del viaje hasta su órbita final alrededor del punto L2 de Lagrange, al que tardará en llegar aproximadamente un mes. Una coreografía extremadamente delicada, y en la que no puede fallar nada, ya que hay más de 340 "puntos de fallo único​", como se denomina a los componentes cuyo funcionamiento incorrecto ocasiona un fallo global en el sistema, dejándolo inoperante.

Un científico observa el espejo primario del James Webb, de 6,5 metros de diámetro y formado por 18 segmentos. ESA

L2 de Lagrange, a 1,5 millones de kilómetros

El punto L2 de Lagrange es ideal porque mantiene siempre una misma orientación con respecto a la Tierra y el Sol, por lo que no habrá interferencias con la Tierra, y las observaciones serán continuas. Además, está lejos del calor que irradia nuestro planeta, por lo que ofrece una estabilidad y unas condiciones óptimas para el funcionamiento de un telescopio que opera con luz infrarroja. La temperatura del observatorio debe descender hasta unos -230 ºC para que la emisión infrarroja de los propios instrumentos no sobrepase las tenues señales de los objetos detectados.

Webb observará el universo en longitudes de onda del infrarrojo cercano y el infrarrojo medio. Para ello, incorpora un avanzado sistema de cámaras y espectrógrafos. Esta mayor amplitud de onda le permitirá acceder a lugares ocultos del Sistema Solar, adentrarse en el interior de las nubes de polvo que constituyen los semilleros estelares y planetarios, examinar la composición química de la atmósfera de los exoplanetas y remontarse aún más atrás en el tiempo para contemplar las primeras galaxias que se formaron en el universo primigenio. Podrá ver objetos entre 100 y 200 millones de años después del Big Bang.

El telescopio espacial James Webb investigará el universo temprano, y buscará los rastros de las primeras estrellas y galaxias. Con su tecnología, podrá ver objetos entre 100 y 200 millones de años después del Big Bang.

Una finalidad específica de su misión será comprender cómo se forman y evolucionan las galaxias y agujeros negros.

Asimismo, estudiará el ciclo vital de las estrellas, desde su nacimiento hasta su muerte.

El James Webb se ha diseñado también para investigar la formación y evolución de los sistemas planetarios, incluido nuestro sistema solar, en especial los planetas más alejados.

En esa línea, con sus instrumentos ópticos estudiará los exoplanetas, sus atmósferas y los marcadores de vida que pueda haber en ellos.

"Este telescopio va a poder ahondar mucho en lugares del universo donde no podemos saber muchas cosas. En ámbitos donde más avance y necesidad de conocimiento existe en astrofísica: la formación estelar, el origen del universo y la investigación de los planetas extrasolares. Aunque también es nuestro propio sistema solar y en muchos objetos de los que conocemos poco porque apenas emiten luz y son oscuros", describe Javier Armentia.

Vida útil de entre 5 y 10 años

El nuevo telescopio espacial funcionará durante un mínimo de cinco años, aunque se ha planificado para que alcance los diez años de vida útil, durante los que estará al servicio de científicos de todo el mundo. El telescopio Hubble, que es principalmente óptico, se lanzó con la idea de funcionar entre 5 y 10 años, y lleva ya funcionando más de tres décadas; aunque este no será el caso del James Webb. "Tiene cinco años de vida útil, pero posiblemente se pueda llegar a triplicar. En la experiencia de otros satélites como Iso o Iras, que también son de observación en el infrarrojo, al final el problema es que no llegues a mantener todos los detectores a baja temperatura, y cuando se acabe eso, ahí terminará", adelanta el director del Planetario de Pamplona.

Armentia considera que el telescopio espacial James Webb ayudará a esclarecer "esas grandes preguntas que hacen de la astronomía una ciencia tan atractiva para el ser humano, porque dan una dimensión a quiénes somos, de dónde venimos, si estamos solos…". "Todas estas respuestas no nos cambian el día a día, ni nos hacen vivir mejor, pero sí que nos permiten hacernos otras preguntas, como la de si la vida es un fenómeno ubicuo o único de nuestro planeta, es decir, si estamos mirando al universo por primera vez como especie inteligente lo que ha sucedido en estos 13.850 millones de años, o si por el contrario es un fenómeno que se puede dar y se está dando en otros sitios. Desde luego sería uno de los grandes descubrimientos de nuestra civilización", valora.