Lanzan una máquina para investigar el “origen de los Tiempos”

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25/03/2021

La máquina del tiempo que imaginó H.G. Wells y el ochentoso DeLorean de la saga Volver al futuro todavía son ficción. Pero ya está listo un artefacto del tamaño de una cancha de tenis, con un espejo gigante recubierto de oro, que será capaz de observar el pasado más remoto: lo que ocurrió 200 millones de años después del Big Bang, la gran explosión que dio origen al Universo y que tuvo lugar hace unos 13.700 millones de años. Es el más grande, poderoso y complejo telescopio espacial jamás construido: el James Webb Spacial Telescope (JWST).

Antes de continuar con la historia de su desarrollo y entender la importancia de su fabricación y puesta en órbita, conviene detenerse en una de sus características principales: la posibilidad de ver el pasado. ¿Cómo es posible?

En la NASA tienen un ejemplo sencillo para explicar este fenómeno. Cuando escuchamos el ruido de un avión y buscamos con la mirada el punto de origen del sonido, es posible que no veamos al aparato porque ya no está allí. Eso ocurre porque el sonido demora tiempo en propagarse y, cuando por fin los ojos del observador buscan su origen, el avión ya se ha desplazado. De algún modo, hemos escuchado el pasado: el estruendo que produjo el avión unos segundos antes.

Con las ondas luminosas ocurre lo mismo, pero en una dimensión mayor porque la luz es más rápida que el sonido: viaja a 300.000 kilómetros por segundo. A pesar de su gran velocidad, necesita tiempo para llegar a cualquier sitio, ya sea al otro lado de una habitación o al otro extremo del Universo.

Ensamble. El espejo primario del telescopio espacial James Webb está formado por 18 bloques hexagonales. Foto: NASA.
Ensamble. El espejo primario del telescopio espacial James Webb está formado por 18 bloques hexagonales. Foto: NASA.

Y cuanto más lejos esté un objeto, más tiempo demorará su luz en llegar hasta quien esté observando. Un dato extremo: si el Sol repentinamente se apagara, nosotros recién lo percibiríamos 8 minutos después, porque es el tiempo que demoraría en llegar a la Tierra su último destello.

En el caso de las estrellas más lejanas, las distancias son tan grandes que es necesario utilizar como medida “el año luz”, es decir, el trayecto que recorre, en kilómetros, la luz durante un año. Por eso, cuando un telescopio espacial, que está orbitando a gran distancia de la Tierra, capta la imagen de una galaxia que se encuentra a 100 millones de años luz de distancia, en realidad, está observando esa galaxia tal como se veía hace 100 millones de años. En el momento en que esa luz partió desde allí, explica la NASA, los dinosaurios aún paseaban por la Tierra y los seres humanos no existían. Eso es ver el pasado.

El telescopio espacial Hubble, predecesor del James Webb, puede ver hasta 800 millones de años después del Big Bang. Lanzado el 24 de abril de 1990, está orbitando a 538 kilómetros de la Tierra, alejado de la interferencia de la atmósfera terrestre.

Los bloques están recubiertos de oro. Ese material ayuda a estabilizar su temperatura, que debe mantenerse fría. Foto: NASA.
Los bloques están recubiertos de oro. Ese material ayuda a estabilizar su temperatura, que debe mantenerse fría. Foto: NASA.

Eso le permitió, entre otros logros, descubrir que los agujeros negros son comunes en las galaxias . Con una galería impresionante de imágenes del Cosmos, terminará oficialmente su misión el 30 de junio de este año.

Nueva era

El telescopio Webb puede ver más lejos que el Hubble. Y orbitará mucho más allá de la Tierra: a 1,5 millón de kilómetros. Eso ayudará a estudiar con más detalle el modo en que las galaxias cambian con el tiempo. Al hacerlo, podrá observar cómo se veían cuando el Universo era muy joven, 200 millones de años después del Big Bang.

Desde el Observatorio Real de Edimburgo, en Escocia, el científico Alistair Glasse, que trabaja en la puesta a punto del MIRI, uno de los instrumentos más destacados del Webb, le cuenta a Viva: “El JWST mejorará notablemente el conocimiento que tenemos sobre el desarrollo del Universo. La astronomía está en la era en la que podemos mejorar nuestra comprensión sobre cómo se forman otros sistemas planetarios y también en el camino de saber si nuestro Sistema Solar, con planetas rocosos (como la Tierra) cerca del Sol y gigantes gaseosos (como Júpiter) más alejados, es típico o no”.

Glasse tiene una licenciatura en física por la Universidad de Manchester y cursó su doctorado en instrumentación astronómica en el University College London. Es una palabra autorizada en tecnología infrarroja, clave en el instrumental del Webb.

El espejo primario, junto con su base, viajará plegado como un origami. Luego se emplazará con más de 100 maniobras. Foto: NASA.
El espejo primario, junto con su base, viajará plegado como un origami. Luego se emplazará con más de 100 maniobras. Foto: NASA.

La misión requiere que el Webb se ajuste a un tipo de luz diferente al que pueden ver los ojos humanos o el Hubble. Dado que la expansión del Cosmos aleja tan rápidamente de la Tierra a las primeras estrellas y galaxias, la luz de éstas se desplaza hacia el rojo, a longitudes de onda más largas. Para seguir con las analogías con el sonido: como la sirena de una ambulancia, que se desplaza hacia un registro más bajo después de pasar a toda velocidad.

La luz de una galaxia que está tan lejos se puede observar en un estadío infantil y se estira tanto hasta alcanzar longitudes de onda infrarrojas invisibles. El Webb será capaz de captarlas.

“Para lograrlo –explica Glasse– el telescopio debe estar muy frío, a menos de 7,2°C por encima del cero absoluto. Por eso fue construido con un escudo solar, que lo mantendrá en una sombra permanente y gélida.” Eso ayuda a entender su forma tan extraña, como de panal de abejas apoyado en una tabla de surf gigantesca. Desde que se empezó a delinear la idea de su construcción, pasaron 30 años. Participaron científicos de diferentes países y tres agencias espaciales, la NASA (Estados Unidos), la ESA (Unión Europea) y la CSA (de Canadá).

Su ensamble final se hizo en Los Ángeles, Estados Unidos y, según consigna el diario The New York Times, se invirtieron 8.800 millones de dólares en el desarrollo y armado. Su lanzamiento se pospuso un par de veces, pero ahora la NASA anunció que ya está listo, luego de distintas pruebas de resistencia. Prevé ponerlo en órbita el 31 de octubre, a bordo de un cohete Ariane 5 de la agencia espacial europea.

No sólo una máquina del tiempo

El trabajo del telescopio Webb, por su capacidad de ver el pasado, no sólo será histórico porque permitirá mostrar, por ejemplo, cómo fueron las distintas etapas en la formación de una galaxia. También será capaz de dar una idea sobre la existencia de lo que se conoce como firmas biológicas: la posibilidad de encontrar vestigios de moléculas de la vida, esas sustancias que pueden dar una pista sobre la existencia de vida extraterrestre.

La astronomía está en la era en la que podemos mejorar nuestra comprensión sobre cómo se forman otros sistemas planetarios y también en el camino de saber si nuestro Sistema Solar, con planetas rocosos (como la Tierra) cerca del Sol y con gigantes gaseosos (como Júpiter) más alejados, es típico o no.

Alistair Glasse, astrónomo

La astrofísica portuguesa Clara Sousa-Silva, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), es una experta en biomarcadores. Es decir, estudia los compuestos químicos que, en la atmósfera de un planeta, indicarían la probable existencia de seres vivos.

Ella se ubica en el grupo de científicos que piensan que si existiera fosfina en la atmósfera de un planeta rocoso (algo que se detectó el año pasado en Venus), eso podría indicar alguna posibilidad de vida.

“Nuestra galaxia tiene una gran diversidad de estrellas y, orbitando alrededor de ellas, hay planetas de todo tipo. Solo la Tierra ha dado lugar a miles de millones de especies. Por lo tanto, no es un salto al vacío pensar que la vida misma puede surgir en una gran variedad de formas inesperadas, que llenan sus atmósferas con moléculas extrañas como la fosfina. Si encontráramos fosfina en un planeta rocoso en la zona que se considera habitable (donde la presencia de agua en estado líquido es posible), podríamos decir que se han hallado signos probables de vida”, comenta Sousa-Silva.

Biósferas alienígenas

El científico Glasse le explica a Viva de qué modo el Webb podrá colaborar con el hallazgo de rastros ET: “Espero que el JWST nos ayude a progresar hacia la búsqueda de vida en otros lugares. Muchas de las observaciones planeadas medirán la química de las atmósferas de los exoplanetas (planetas que están más allá de nuestro Sistema Solar) que son más grandes y brillantes que nuestra Tierra. Hay una posibilidad muy pequeña de que una o más de estas composiciones atmosféricas puedan interpretarse como provenientes de una biósfera alienígena. Es decir, un mundo cubierto de vida, aunque ése no es su principal objetivo”.

Según Glasse, el Webb abrirá el camino hacia la gran respuesta a la pregunta sobre si la humanidad está sola en el Universo. “Pienso que JWST señalará el camino a seguir y serán misiones posteriores al Webb las que tendrán una mejor oportunidad de mostrarnos inequívocamente un mundo alienígena viviente. Los telescopios espaciales más grandes que JWST están planeados para las próximas décadas. Así que mi mejor conjetura es que serán nuestros hijos los que harán y confirmarán el descubrimiento definitivo”, dice el experto.

telescopio-james-webb

El entusiasmo con el que habla Glasse es contagioso y tiene una razón de ser: “Mi motivación para estar interesado en este campo ha cambiado a lo largo de los años. Cuando 51 Peg b, el primer exoplaneta identificado, fue descubierto por Michel Mayor y Didier Queloz y anunciado el 6 de octubre de 1995, resultó genial tener algo tangible para sostener las historias de ciencia ficción que uno ha consumido desde chico. Más tarde, esperaba ingenuamente que el descubrimiento de la vida extraterrestre tuviera un gran impacto positivo en la sociedad. La gente se daría cuenta de que los humanos somos parte de una familia mucho más grande, y de que no podemos simplemente destrozar nuestro mundo como adolescentes en una fiesta sin pensar en quién estará haciendo la limpieza mañana. En este momento, creo que todavía conservo parte de ese idealismo, pero hoy me interesa más ver cómo la búsqueda de vida ET puede inspirar a los jóvenes a involucrarse en ciencia e ingeniería, especialmente en grandes proyectos internacionales como el JWST, que llega a través del cruce de fronteras y culturas para unir a científicos y técnicos en un esfuerzo compartido que nos enriquece a todos”, dice el científico, que se asume futbolero y fan del Newcastle.

Una máquina impresionante

 Hace unas semanas, la NASA hizo una videoconferencia para mostrar las cualidades del Webb. Según los datos oficiales, tiene un espejo primario hecho de 18 hexágonos de berilio enchapados en oro, unidos para formar un disco de más de 6 metros de diámetro.

Cuando abandone la Tierra a bordo del Ariane 5, desde el Puerto Espacial de Kourou, en la Guayana Francesa, el telescopio irá plegado como un origami. De todos modos, en la presentación, la NASA lo mostró desplegado, en todo su esplendor. “La próxima vez que veamos al JWST así, ya no estará entre nosotros, estará más allá de la Luna”, dijo Eric Smith, uno de los directores del proyecto del telescopio.

Su estructura principal, el escudo y el espejo, tendrán que plegarse y viajar así. Luego deberán desplegarse a un millón y medio de kilómetros en una serie de 180 maniobras durante el mes posterior al lanzamiento.

The New York Times confirma que los pasos de ese despliegue se practicaron repetidas veces en los últimos años. Y que un ensayo prematuro desgarró el escudo solar, lo que provocó un nuevo retraso del proyecto.

Hay mucha esperanza puesta en este nuevo telescopio espacial, que se llama James Webb en honor al administrador de la NASA que dirigió la agencia durante el programa Apolo, el que logró colocar la primera huella humana en la Luna. Una de las primeras misiones que tendrá el JWST es investigar a los planetas del sistema Trappist-1, situado a sólo 40 años luz, que tiene siete planetas, tres de los cuales son rocosos, del tamaño de la Tierra y ubicados en una zona habitable, donde podría existir agua.

El Webb podrá sondear sus atmósferas, en un primer paso para averiguar si esos mundos son potencialmente habitables o si ya están habitados.

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