La NASA tiene previsto publicar las primeras imágenes tomadas por el telescopio espacial James Webb el 12 de julio de 2022.
Marcarán el inicio de la próxima era de la astronomía, ya que Webb -el mayor telescopio espacial jamás construido- comenzará a recopilar datos científicos que ayudarán a responder preguntas sobre los primeros momentos del universo y permitirán a los astrónomos estudiar los exoplanetas con más detalle que nunca. Sin embargo, han sido necesarios casi ocho meses de viajes, preparación, pruebas y calibración para garantizar que este valioso telescopio esté listo para su uso.
Marcia Rieke, astrónoma de la Universidad de Arizona y científica a cargo de una de las cuatro cámaras del Webb, explica lo que ella y sus colegas han hecho para poner en marcha este telescopio.
1. ¿Qué ha pasado desde el lanzamiento del telescopio?
Tras el exitoso lanzamiento del telescopio espacial James Webb el 25 de diciembre de 2021, el equipo comenzó el largo proceso de trasladar el telescopio a su posición orbital definitiva, desplegar el telescopio y -mientras todo se enfriaba- calibrar las cámaras y los sensores de a bordo.
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El lanzamiento fue todo lo bien que puede ir el lanzamiento de un cohete. Una de las primeras cosas que notaron mis colegas de la NASA fue que al telescopio le quedaba más combustible a bordo de lo previsto para realizar futuros ajustes en su órbita. Esto permitirá que Webb funcione durante mucho más tiempo que el objetivo inicial de la misión de 10 años.
La primera tarea durante el viaje de un mes del Webb a su ubicación final en órbita fue desplegar el telescopio. El despliegue se realizó sin contratiempos, empezando por el despliegue del parasol que ayuda a refrigerar el telescopio, seguido de la alineación de los espejos y el encendido de los sensores.
Una vez abierto el parasol, nuestro equipo comenzó a controlar las temperaturas de las cuatro cámaras y espectrómetros de a bordo (abre en una nueva pestaña), esperando que alcanzaran temperaturas lo suficientemente bajas como para poder empezar a probar cada uno de los 17 modos diferentes en los que pueden funcionar los instrumentos.
2. ¿Qué se probó primero?
Las cámaras del Webb se enfriaron tal y como habían previsto los ingenieros, y el primer instrumento que el equipo encendió fue la cámara de infrarrojo cercano, o NIRCam. La NIRCam está diseñada para estudiar la débil luz infrarroja producida por las estrellas o galaxias más antiguas del universo. Pero antes de poder hacerlo, NIRCam tuvo que ayudar a alinear los 18 segmentos individuales del espejo de Webb.
Una vez que la NIRCam se enfrió hasta los 280 grados Fahrenheit bajo cero, fue lo suficientemente fría como para empezar a detectar la luz que se reflejaba en los segmentos del espejo del Webb y producir las primeras imágenes del telescopio. El equipo de NIRCam quedó extasiado cuando llegó la primera imagen de luz. ¡Ya estamos en marcha!
Estas imágenes mostraron que todos los segmentos del espejo apuntaban a una zona relativamente pequeña del cielo, y la alineación era mucho mejor que los peores escenarios que habíamos previsto.
El sensor de orientación fina de Webb también entró en funcionamiento en ese momento. Este sensor ayuda a mantener el telescopio apuntando firmemente a un objetivo, de forma muy parecida a la estabilización de la imagen en las cámaras digitales de consumo. Utilizando la estrella HD84800 como punto de referencia, mis colegas del equipo de NIRCam ayudaron a ajustar la alineación de los segmentos del espejo hasta que fue prácticamente perfecta, mucho mejor que el mínimo requerido para una misión exitosa.
3. ¿Qué sensores se activaron a continuación?
Cuando la alineación de los espejos terminó el 11 de marzo, el espectrógrafo de infrarrojo cercano -NIRSpec- y el espectrógrafo de infrarrojo cercano y sin rendijas -NIRISS- terminaron de enfriarse y se unieron a la fiesta.
NIRSpec está diseñado para medir la intensidad de las diferentes longitudes de onda de la luz procedente de un objetivo. Esta información puede revelar la composición y la temperatura de estrellas y galaxias lejanas. NIRSpec lo hace observando su objeto de destino a través de una rendija que impide la entrada de otra luz.
NIRSpec dispone de múltiples rendijas que le permiten observar 100 objetos a la vez. Los miembros del equipo comenzaron a probar el modo de objetivos múltiples, ordenando a las rendijas que se abrieran y cerraran, y confirmaron que las rendijas respondían correctamente a las órdenes. En los próximos pasos se medirá exactamente hacia dónde apuntan las rendijas y se comprobará que se pueden observar varios objetivos simultáneamente.
NIRISS es un espectrógrafo sin rendijas que también descompone la luz en sus diferentes longitudes de onda, pero es mejor para observar todos los objetos de un campo, no sólo los que están en las rendijas. Dispone de varios modos, entre ellos dos diseñados específicamente para estudiar exoplanetas especialmente cercanos a sus estrellas madre.
Hasta ahora, las comprobaciones y calibraciones de los instrumentos se han desarrollado sin problemas, y los resultados muestran que tanto NIRSpec como NIRISS proporcionarán datos aún mejores que los previstos por los ingenieros antes del lanzamiento.
4. ¿Cuál fue el último instrumento en encenderse?
El último instrumento que se encendió en el Webb fue el instrumento del infrarrojo medio, o MIRI. El MIRI está diseñado para tomar fotos de galaxias distantes o recién formadas, así como de objetos débiles y pequeños, como los asteroides. Este sensor detecta las longitudes de onda más largas de los instrumentos del Webb y debe mantenerse a menos 449 grados Fahrenheit (menos 267 grados Celsius) – sólo 11 grados F por encima del cero absoluto. Si estuviera más caliente, los detectores sólo captarían el calor del propio instrumento, y no los objetos interesantes del espacio. MIRI cuenta con su propio sistema de refrigeración (se abre en una nueva pestaña), que necesitó un tiempo extra para estar completamente operativo antes de poder encender el instrumento.
Los radioastrónomos han encontrado indicios de que hay galaxias completamente ocultas por el polvo e indetectables por telescopios como el Hubble(abre en nueva pestaña) que captan longitudes de onda de luz similares a las visibles para el ojo humano. Las temperaturas extremadamente frías permiten que MIRI sea increíblemente sensible a la luz en el rango del infrarrojo medio, que puede atravesar el polvo más fácilmente. Cuando esta sensibilidad se combina con el gran espejo de Webb, permite a MIRI penetrar en estas nubes de polvo y revelar por primera vez las estrellas y las estructuras(opens in new tab) de dichas galaxias.
5. ¿Qué sigue para James Webb?
Desde el 15 de junio de 2022, todos los instrumentos de Webb están encendidos y han tomado sus primeras imágenes. Además, se han probado y certificado cuatro modos de imagen, tres modos de series temporales y tres modos espectroscópicos, por lo que sólo faltan tres.
El 12 de julio, la NASA tiene previsto publicar un conjunto de observaciones que ilustran las capacidades de Webb. Estas observaciones mostrarán la belleza de las imágenes de Webb y también darán a los astrónomos una muestra real de la calidad de los datos que recibirán.
Después del 12 de julio, el telescopio espacial James Webb comenzará a trabajar a tiempo completo en su misión científica. Todavía no se ha publicado el calendario detallado para el próximo año, pero los astrónomos de todo el mundo esperan con impaciencia los primeros datos del telescopio espacial más potente jamás construido.