James Webb, el telescopio espacial sucesor del Hubble

Desde su puesta en órbita el 24 de abril de 1990, el telescopio espacial Hubble se ha dedicado a revolucionar la astronomía. Varios de los más grandes descubrimientos astronómicos de las últimas décadas se han logrado gracias a sus observaciones.

Avances en las teorías de la materia y energía oscura, las primeras detecciones de brotes de Rayos Gamma, descubrir dos nuevos satélites de Plutón (Nix e Hydra), observar por primera vez discos protoplanetarios, ver la colisión del cometa Shoemaker-Levy 9 en la superficie de Júpiter, son sólo algunos de los hitos que han marcado la vida del Hubble durante los últimos 26 años.

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Modelo a escala real del Telescopio Espacial James Webb. Imagen vía Wikimedia Commons.

Si bien se espera que el Hubble siga funcionando por un par de décadas más, varios de sus instrumentos ya han presentado problemas, y algunos incluso ya no están funcionando, limitando algunas observaciones. Además, los resultados científicos obtenidos gracias a observaciones del Hubble también han generado nuevas preguntas que requieren de mejor tecnología para buscar sus respuestas.

Es por eso que en 2018 entrará en funcionamiento el telescopio espacial James Webb, que será el sucesor científico del Hubble. Este telescopio recibe su nombre en honor a James E. Webb, quien fue el segundo director de la NASA durante el desarrollo de las misiones Apolo.

¿Qué tiene James Webb que no tenga Hubble?

La comparación más directa entre James Webb y Hubble corresponde al tamaño de sus espejos. El espejo de Hubble es de 2.4 metros de diámetro; el de James Webb será de 6.5 metros de diámetro. A mayor área del espejo, más luz se recibe, lo que implica que se pueden observar objetos más lejanos. Al aumentar el área del espejo también aumenta la resolución espacial, o el detalle con el que podemos observar los objetos.

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Diferencia de tamaño entre una persona, el espejo del Hubble, y el espejo del James Webb. Imagen vía NASA.
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Plano del James Webb, plegado y montado al interior de un cohete Ariane 5. Vía Wikimedia Commons.

El espejo de James Webb es tan grande que no es posible enviarlo como una sola pieza en un cohete. Es por eso que está compuesto por 18 piezas más pequeñas, lo que permite que el espejo pueda plegarse como una pieza de papel. Además, el espejo y los instrumentos de este telescopio deben mantenerse a una temperatura cercana a los -200°C para funcionar correctamente, por lo que James Webb contará con un escudo térmico que lo protegerá de la radiación proveniente del Sol y su reflejo en la Tierra y la Luna.

Pero no todo es el tamaño del espejo: los telescopios también presentan diferencias en su tamaño total. El Hubble tiene aproximadamente 13 metros de largo, como el tamaño de un bus. El James Webb, con su escudo abierto, alcanza 22 metros de largo por 12 metros de ancho, ¡casi el tamaño de una cancha de tenis! A pesar de la diferencia de tamaño, el James Webb pesa la mitad del Hubble (¡El Hubble pesa más de 12.000 kilogramos!)

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Diferencia de tamaño entre Hubble y James Webb. Imagen vía NASA.

La ubicación de ambos telescopios también será diferente. El Hubble se ubica en la Órbita Baja Terrestre, es decir, orbita nuestro planeta al igual como lo hacen los satélites y otras sondas espaciales, a un poco más de 500 kilómetros de altura. El James Webb estará ubicado en un punto especial ubicado entre la Tierra y el Sol, llamado Segundo Punto de Lagrange o simplemente L2. Este es un punto de equilibrio entre la fuerza de gravedad generada por el Sol y la Tierra: el telescopio podrá literalmente orbitar el punto L2 estáticamente, sin verse perturbado por ninguno de los dos cuerpos. A medida que la Tierra se mueve en su órbita, el punto L2 se mueve con ella, y por ende el telescopio también se moverá. Es por esto que el telescopio James Webb estará de cierta forma en órbita alrededor del Sol, no de la Tierra. El punto L2 se ubica a aproximadamente 1.5 millones de kilómetros de la Tierra.

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¡LA FIGURA NO ESTÁ A ESCALA! Los 5 puntos de Lagrange del sistema Sol-Tierra, y la ubicación de James Webb orbitando estáticamente el punto L2. Imagen vía NASA.

Otra diferencia entre estos telescopios está en las observaciones que realizarán. Los instrumentos del Hubble están enfocados en detectar el rango visible del espectro electromagnético, abarcando también una pequeña parte de los rangos Ultravioleta e Infrarojo. Los instrumentos de James Webb observarán principalmente el rango Infrarojo del espectro electromagnético, abarcando sólo una pequeña parte del espectro visible. Es por eso que su espejo primario está cubierto por una delgadísima capa de oro: este metal es muy eficiente cuando se trata de reflejar radiación en el extremo rojo del espectro electromagnético.

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Posición en el espectro electromagnético de las observaciones de Hubble (HST), James Webb (JWST), y otros telescopios espaciales. Imagen vía NASA.

Las distintas longitudes de onda que estos telescopios detectan implican que observarán objetos astronómicos distintos. Mientras el Hubble permite observar planetas, satélites, galaxias en distintas etapas de evolución, entre muchas otras cosas, el James Webb podrá observar a través de las nubes de polvo que absorben luz visible. Estas nubes son el límite de observación para Hubble. James Webb podrá ir más allá, posiblemente llegando al centro de los lugares donde nuevas estrellas y planetas se están formando.

¿Qué preguntas se busca responder con James Webb?

Al igual que pasó con el lanzamiento del Hubble, James Webb permitirá observar el Universo de una manera nunca antes alcanzada. Sus observaciones permitirán estudiar grandes temas de la astronomía actual, por ejemplo:

  1. Planetas extrasolares. Ya se han descubierto más de 2000 planetas en sistemas distintos al nuestro. Los espectrógrafos de James Webb permitirán observar las atmósferas de estos exoplanetas. El infrarojo es ideal para esta función, ya que permite observar a través de la nubosidad que pueda estar presente en dichas atmósferas, detectando así moléculas que antes no era posible. Además, se espera que James Webb pueda tomar imágenes directas de exoplanetas, una de las mayores metas de la astronomía observacional en la actualidad, y que solo se ha logrado hace pocos años y bajo condiciones muy específicas.
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  2. Nuestro Sistema Solar. James Webb no sólo será capaz de observar planetas en sistema lejanos, sino también entregará una nueva visión de nuestro propio Sistema Solar. Las observaciones en infrarojo de James Webb podrán complementar observaciones realizadas con otros telescopios, permitiendo así generar modelos más exactos de las atmósferas y componentes de los planetas. Además, este telescopio podrá observar asteroides y cometas ubicados en las afueras del Sistema Solar y analizar sus componentes: se cree que estos cuerpos pueden haber sido fundamentales para el surgimiento de la vida en la Tierra.
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  3. El nacimiento de estrellas y discos protoplanetarios. Gracias a espectaculares imágenes del Hubble sabemos, por ejemplo, que los “Pilares de la Creación” ubicados en la Nebulosa del Águila son una verdadera guardería estelar: muchísimas estrellas están naciendo en ese lugar. Sin embargo, el Hubble no permite observar el interior de ese tipo de nebulosas. Con James Webb, observar qué está pasando dentro de una nebulosa será posible. Esto entregará una visión única de cómo se forman las estrellas y, también, de cómo se forman los discos protoplanetarios: discos de material alrededor de estrellas recién formadas que eventualmente consituirán planetas y sistemas planetarios como el nuestro.
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    La Nebulosa Carina en luz visible (izquierda) e infrarojo (derecha). El infrarojo permite observar a través de la nube de polvo de la nebulosa. Las observaciones con James Webb serán aún más poderosas que esta, del Hubble. Imagen: NASA/ESA/M. Livio y equipo “Hubble 20 años” (STScl)

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  4. Formación y evolución de galaxias. El telescopio espacial Hubble ha capturado hermosas imágenes de majestuosas galaxias espirales. Sin embargo, estas galaxias son relativamente nuevas en el Universo, y se cree que las galaxias que vemos actualmente se formaron por colisiones entre galaxias más pequeñas. El James Webb permitirá observar galaxias más lejanas (es decir, más antiguas) con un detalle nunca antes alcanzado, permitiendo así comparar con galaxias más cercanas. Esto ayudará a determinar cómo se formaron las primeras galaxias, y cómo la constitución de las galaxias ha ido cambiando para convertirse en lo que conocemos ahora.
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  5. La reionización y el Universo temprano. A medida que se observan objetos más lejanos en el Universo, nos vamos adentrando también a épocas más remotas de éste. Observar los primeros momentos del Universo implica observar lo más lejos posible. Pero hay complicaciones, ya que los objetos más lejanos presentan un alto redshift, o corrimiento al rojo: las longitudes de onda a la que emiten realmente se desplazan hacia el rango rojo e infrarojo del espectro electromagnético, debido a la expansión acelerada del Universo. Es decir, para observar los primeros instantes del Universo, se necesitan poderosos telescopios infrarojos, tal como James Webb. Se espera que este telescopio pueda observar hasta un poco antes de la reionización, época del Universo en la cual, se cree, se formaron las primeras estrellas y galaxias. James Webb podrá observar las galaxias “bebés”, mientras que Hubble observa las galaxias ya un poco mayores.
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El límite de observación de James Webb superará con creces a otros telescopios actuales. Imagen vía NASA.

La revolución observacional

El telescopio espacial James Webb observará cada fase en la vida del Universo: desde la formación de las primeras estrellas y galaxias, hasta la atmósfera de los planetas de nuestro propio Sistema Solar. Sus poderosos instrumentos permitirán ver el Universo a través de unos ojos con mayor alcance que cualquier otro telescopio que hemos usado hasta ahora.

Toda revolución tecnológica trae consigo una revolución teórica en la astronomía. Las observaciones del Hubble llevaron a desarrollar nuevas teorías que cambiaron completamente nuestro entendimiento del Universo. El campo profundo del Hubble nos mostró que nuestro Universo es aún más grande de lo que imaginábamos.

Es de esperar que James Webb genere las mismas revoluciones, y más. A partir de su lanzamiento en 2018, nuevos mundos se abrirán para los científicos en cada una de las imágenes que obtenga. Quién sabe cuántos nuevos descubrimientos se esconden tras las nubes que cubren nuestro Universo.

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El campo profundo del Hubble, que en 1995 revolucionó nuestro entendimiento del Universo profundo. Cada punto que ves en la imagen, desde el más pequeño hasta el más grande, es una galaxia.

BONUS: Lista con los 25 mayores descubrimientos del Hubble a lo largo de su historia

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2 thoughts on “James Webb, el telescopio espacial sucesor del Hubble

  1. Está increible ese telescopio. Pero siempre seguimos sujetos a la luz para ver a distancia, y mientras estemos así, no sabemos si lo que estamos viendo aun existe o solo son fantasmas o espejismos de una estrella que algún día estuvo ahí. La luz nos jo…, porque sigue necesitando una distancia espacial para reorrer, es decir, sigue siendo física, no cuántica, Necesitamos un telescopio que funcione a un nivel cuántico, uno que estudie los parametros que se reflejan al instante lo que está pasando a trillones de años luz, que no lo haga por medio a la luz, sino que hay que descubrir que otro elemento del universo refleja un objeto tan rápido como el instante y como detectar al mismo, es decir, un telesopio que utilice como elemento principal el mismisimo componente básico que produce o que conforma el Pensamiento. Hasta que no llegue eso, podrán seguir mejorando los actuales dispositivos de observación espacial, pero seguiremos limitados. Pero al menos estamos completando las primarías y eso tiene su gran mérito.

    • Lo importante es aprovechar al máximo la tecnología actual, mientras se desarrollan nuevas tecnologías. La astronomía de ondas gravitacionales, por ejemplo, ya se inició con la detección de éstas y se debe seguir desarrollando. Los telescopios del futuro probablemente sean distintos a lo que estamos acostumbrados ahora 😉

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