Así es James Webb, el telescopio espacial más poderoso jamás creado

• Está diseñado para realizar descubrimientos que marcarán una nueva era en la investigación astronómica
• Considerado como el sucesor del Hubble, este observatorio ayudará a profundizar en los orígenes del universo

Representación del James Webb, desplegado y operativo.

El telescopio espacial James Webb es el más potente jamás lanzado, y está diseñado para realizar descubrimientos revolucionarios que marcarán una nueva era en la investigación astronómica. Considerado como el sucesor del telescopio espacial Hubble, este observatorio es fruto de la colaboración entre la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la canadiense (CSA), y ayudará a profundizar en los orígenes del universo, ya que tendrá capacidad para captar la luz infrarroja procedente de las galaxias más jóvenes y de las primeras estrellas.

A continuación, se intenta dar respuesta a algunas de las principales dudas que este telescopio puede suscitar.

¿Cuál es su misión?

James Webb sucederá al icónico Hubble y se convertirá en el siguiente gran observatorio de ciencia espacial. Está diseñado para realizar descubrimientos revolucionarios en todos los ámbitos de la astronomía, pero su principal misión será investigar el universo primitivo, y ofrecer respuestas a algunas cuestiones astrofísicas de primera magnitud como la formación de las primeras galaxias, su evolución, el funcionamiento de la materia oscura, el de la energía oscura... En este sentido, aportará valiosísimos datos sobre el sistema solar y sobre la formación y evolución de estrellas, planetas y galaxias.

También podría ayudar a detectar si existe vida más allá del planeta Tierra, ya que su instrumentación científica le permitirá analizar con precisión las atmósferas de los exoplanetas, en busca de moléculas y biomarcadores que solo pueden ser el resultado de actividad orgánica.

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.

¿Quién fue James Webb?

James Edwin Webb fue el segundo administrador de la NASA, entre 1961 y 1968. Supervisó los primeros lanzamientos tripulados de la agencia espacial estadounidense, dentro de los programas Mercury y Gemini, que sentaron las bases de las misiones Apolo, cuyo objetivo era poner al primer ser humano en la Luna. El nombre de este telescopio no ha estado exento de polémica. Primero, porque Webb no deja de ser un funcionario estadounidense, lo que podría no estar a la altura de la importancia del observatorio (por ejemplo, Hubble fue nombrado así en honor a uno de los astrónomos más importantes de la historia); y, segundo, por las acusaciones homófobas que envolvieron a Webb durante su carrera en el Gobierno estadounidense.

¿El proyecto ha encontrado muchas dificultades?

La historia del telescopio espacial James Webb ha sido una carrera de obstáculos desde que se esbozó la primera idea, antes incluso de que se lanzase su predecesor, el Hubble, a comienzos de la década de 1990. No fue hasta 1997 cuando la NASA comenzó a desarrollarlo, con un presupuesto inicial de 500 millones de dólares y 2007 como fecha estimada de lanzamiento. Finamente, la complejidad del proyecto se ha traducido en casi 15 años de retraso y un presupuesto que se ha disparado prácticamente hasta los 10.000 millones de dólares.

¿Por qué es tan importante su espejo primario?

Entre las principales características técnicas del James Webb destaca el espejo primario, que tiene un diámetro de 6,5 metros y, en combinación con los avanzados instrumentos científicos de los que dispone, le permitirá una resolución y sensibilidad sin precedentes. Este tamaño supone un gran aumento sobre el espejo utilizado por el Hubble, que 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 5. Este desafío técnico se ha comparado con técnicas de origami, o papiroflexia. Por ello el espejo principal está dividido en 18 segmentos hexagonales que se pueden recoger. 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 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. Dicho de otra manera, con que falle uno solo de esos más de 340 puntos, se perderá un proyecto de 10.000 millones de dólares y casi un cuarto de siglo invertidos.

Un grupo de científicos examina el parasol, de 20 metros de largo y 7 de ancho. ESA

¿Cuáles son sus principales instrumentos científicos?

A diferencia del Hubble, que observa en los espectros ultravioleta cercano, visible e infrarrojo cercano, el James 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.

El Módulo Integrado de Instrumentos Científicos (ISIM, por sus siglas en inglés) proporciona energía eléctrica, recursos informáticos, refrigeración y estabilidad estructural para el telescopio. En el ISIM se integran los cuatro instrumentos​ científicos que son el corazón del James Webb:

- Cámara para el Infrarrojo Cercano (NIRCam): cámara infrarroja con cobertura espectral que abarcará desde el borde de lo visible (0,6 micrómetros) hasta el infrarrojo cercano (5 micrómetros). También servirá como sensor de frente de onda del observatorio, para coordinar y mantener los 18 segmentos del espejo principal funcionando como una unidad.

- Espectrógrafo para el Infrarrojo Cercano (NIRSpec): espectroscopio que realizará sus funciones en el mismo rango de longitud de onda que NIRCam. Este análisis espectrográfico se utilizará para determinar los elementos que componen un objeto en el espacio, como una galaxia o la atmósfera de un exoplaneta, donde se buscará la presencia de biomarcadores.

- Instrumento para el Infrarrojo Medio (MIRI): se trata de una combinación de cámara y espectrómetro que analizará la luz infrarroja en longitudes medias y largas, entre 5 y 27 micrómetros.

- Sensor de Guía Fina (FGS) y Generador de Imágenes de Infrarrojo Cercano y Espectrógrafo sin Rendija (NIRISS): FGS se utiliza para estabilizar al telescopio durante las observaciones. El NIRISS es un módulo para fotografía astronómica y espectroscopía capaz de registrar luz a una frecuencia de 0,8 a 5 micrómetros.

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.

¿Qué supone operar en el infrarrojo?

Observar en el infrarrojo permitirá al telescopio James Webb 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 espejo primario está compuesto por 18 segmentos hexagonales. ESA

¿Podrá detectar presencia de vida en exoplanetas?

Ese es otro de sus principales cometidos: comprobar si hay 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.

¿Por qué se ha elegido el punto L2 de Lagrange?

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, situado a 1,5 millones de kilómetros de nuestro planeta. 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.