El telescopio espacial James Webb completamente ensamblado con su parasol y "estructuras de paletas unificadas" (que se pliegan alrededor del telescopio para su lanzamiento) se ven parcialmente desplegadas en una configuración abierta para permitir la instalación del telescopio.
(Imagen: © NASA / Chris Gunn)
Paul M. Sutter es astrofísico en La universidad de estado de Ohio, gran cantidad de Pregúntale a un astronauta y Radio espacialy autor de "Tu lugar en el universo."Sutter contribuyó con este artículo a Las voces expertas de Space.com: Op-Ed & Insights.
De la NASA Telescopio espacial James Webb está programado (actualmente) para lanzarse en marzo de 2021, después de años de demoras y miles de millones de dólares gastados por encima del presupuesto. Si bien es fácil argumentar que se ha desperdiciado todo ese tiempo y dinero, este observatorio será el primer campeón indiscutible de las longitudes de onda infrarrojas, lo que nos dará un acceso incomparable a los rincones del universo actualmente inaccesibles.
Si queremos aprender cosas nuevas sobre todo, desde las primeras galaxias hasta la posibilidad de vida en otros planetas, los aproximadamente $ 9.7 mil millones de James Webb son nuestra única esperanza.
Sin frío
Mientras que el telescopio espacial James Webb ("JWST" para quienes lo conocen) se anuncia como el "sucesor" de la historia de la NASA telescopio espacial Hubble, de alguna manera no lo es. El Hubble es principalmente un telescopio óptico, que captura longitudes de onda de luz similares al rango que hace el ojo humano, y se extiende un poco más allá en las porciones infrarroja y ultravioleta (UV) del espectro electromagnético. En esencia, el Hubble es un globo ocular espacial en órbita gigante, que ofrece imágenes impresionantes que vería si sus nervios ópticos estuvieran equipados de manera similar.
Pero el JWST es diferente. Observará por completo en el infrarrojo, apenas rascando los rojos más profundos posibles que un humano pueda ver. En otras palabras, el JWST estudiará un universo que es en gran medida invisible para la experiencia humana.
Una de las principales razones por las que el JWST está diseñado para ser un alcance infrarrojo es que la astronomía infrarroja es, en general, muy difícil de hacer desde la superficie de la Tierra. Contaminacion de luz es la ruina de los astrónomos, que necesitan sus cielos cristalinos y perfectamente oscuros para hacer sus observaciones y mediciones detalladas.
Y la contaminación por luz infrarroja proviene de muchos lugares diferentes. Básicamente, cualquier cosa cálida. Que es, básicamente, todo. Los cuerpos humanos generan 100 vatios de radiación infrarroja. La Tierra misma es bastante cálida, brillando intensamente en bandas infrarrojas. Incluso el telescopio en sí, si está a temperatura ambiente, brilla en el infrarrojo.
No es que no podamos hacer astronomía infrarroja desde el suelo, es solo que es frustrantemente difícil.
Por lo tanto, el espacio.
Lejos de casa
El JWST operará aproximadamente a 1 millón de millas (1,5 millones de kilómetros) de la Tierra, para alejarlo de manera segura lejos de nuestro planeta cálido e infrarrojo. Pero aun así, hay el sol que lidiar con. ¿Alguna vez se sentó afuera en un lindo día de verano, sintiendo el calor de nuestro sol en su piel? Sí, eso es radiación infrarroja, bombeada por el balde lleno. E incluso a un millón de millas de la Tierra, el sol todavía está un poco tostado.
Para combatir esto, los diseñadores de telescopios espaciales infrarrojos tienen un par de opciones. La opción más común es usar un sistema de enfriamiento activo, enfriando el telescopio a las temperaturas necesarias para observar adecuadamente las longitudes de onda infrarrojas. Esto es excelente, y utilizado por telescopios espaciales infrarrojos anteriores, pero limita su vida útil. No más refrigerante = no más astronomía.
Por lo tanto, el JWST desplegará un paraguas espacial gigante y costoso, de 72 pies (22 metros) de largo y 36 pies (11 m) de ancho, hecho de cinco capas de material extremadamente reflectante, cada capa más delgada que un cabello humano. Este masivo "protector solar"mantendrá el telescopio en constante sombra, en algún lugar al sur de menos 370 grados Fahrenheit (menos 223 grados Celsius), lo cual es ideal para las longitudes de onda infrarrojas que estudiará.
Aunque, solo por diversión, uno de los instrumentos a bordo se enfriará con un sistema de enfriamiento activo por debajo de menos 433 Fahrenheit (menos 258 C), lo que le permitirá acceder a algunas longitudes de onda infrarroja aún más largas.
Contempla la ciencia
En general, el JWST es masivo. De hecho, es tan grande que no debería poder caber en un cohete. Además del gigantesco parasol, el espejo primario tendrá 21 pies (6,5 m) de ancho, que es mucho más ancho que cualquier carenado de cohete actualmente en uso. Pegar con cinta adhesiva el espejo al costado del cohete no es exactamente una solución viable, por lo que los ingeniosos ingenieros de la NASA dividieron el espejo en 18 secciones hexagonales más pequeñas, que se plegarán y plegarán dentro del cohete (junto con el plegado) protector solar y el resto del telescopio en sí).
Si todo va bien, solo unos días después del lanzamiento, el JWST se dirigirá a su punto de observación, se desplegará y comenzará a mirar.
Y lo que verá será, y no estoy usando esta palabra a la ligera, notable. Uno de sus principales objetivos será el universo primitivo, cuando nuestro cosmos tenía solo unos cientos de millones de años. Las primeras estrellas y galaxias que aparecieron en la escena cósmica brillaron intensamente en el espectro visible, pero en el transcurso de los últimos 13 mil millones de años. el universo se ha expandido, estirando esa luz fuera del rango visible y hacia el infrarrojo, justo en el punto óptimo de los parámetros de diseño del JWST.
Dado que no tenemos imágenes de la época de las primeras estrellas y galaxias (conocidas coloquialmente como "amanecer cósmico") esta será nuestra primera visión de esta importante era en la historia del cosmos.
Más cerca de casa, el JWST estudiará cualquier cosa fresca en el cosmos, desde discos protoplanetarios alrededor de estrellas recién nacidas hasta nubes moleculares, cometas, objetos del cinturón de Kuiper y más.
Y JWST usará un dispositivo especializado para bloquear la luz de algunas estrellas distantes, permitiendo que el observatorio tome fotos de cualquier objeto que orbita esas estrellas, como exoplanetas. Esos planetas brillarán en el infrarrojo, y la luz de esos planetas será modificada por los químicos y elementos en sus atmósferas, químicos y elementos que podrían ser signos de vida.
Desde el cazador ET hasta el revelador del amanecer cósmico, el JWST ciertamente valdrá la pena la espera.
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Aprende más escuchando el episodio "¿Vale la pena esperar James Webb?" en el podcast Ask A Spaceman, disponible en iTunes y en la web en http://www.askaspaceman.com. Gracias a @SethDSanders, @hhyech, White I. y Veljo U. por las preguntas que llevaron a esta pieza! Haga su propia pregunta en Twitter usando #AskASpaceman o siguiendo a Paul @PaulMattSutter y facebook.com/PaulMattSutter.
