Impacto económico. Con el telescopio James Weeb la astronomía nunca volverá a ser la misma

Las fotografías celestiales los “acantilados cósmicos” siempre se presentaron como una apuesta segura. Estos picos impactantes con texturas de polvo y gas en la nebulosa Carina tienen una altura de años luz. Por lo que la aparición de los acantilados al presentarse las primeras imágenes del telescopio espacial James Webb (conocido con las siglas TEJW) no fue una gran sorpresa. El predecesor del TEJW, el telescopio espacial Hubble, fotografió la misma región en 2005. Pero la diferencia entre estas vistas no podría ser más llamativa. El TEJW, el telescopio espacial más grande que se haya construido jamás, ya ha descubierto estrellas nacientes entre los picos que ningún observatorio anterior podría haber detectado. Las fotos de los últimos días solo dan un indicio del apasionante programa de ciencia que hay por delante.

El telescopio fue lanzado después de once años de demoras y a un costo de US$9700 millones, en la Navidad del 2021. Su enorme presupuesto, aun cuando se dividió entre la NASA y las agencias espaciales de Europa y Canadá, casi logra que se cancele. Pero era demasiado grande como para hundirlo. Antes del despegue, Thomas Zurbuchen, el jefe científico de la nasa, declaró a The Economist que “lo último que queremos es ahorrar 1000 millones de dólares y fracasar”.

Pasados siete meses desde el inicio de la misión, todos los aspectos del lanzamiento, despliegue y desempeño parecen haberse cumplido de acuerdo al plan, o mejor. Como resultado de ello, los astrónomos ahora tienen la herramienta más poderosa que se les haya dado para escanear el cosmos en frecuencias infrarrojas de luz. Esto les permitirá estudiar muchas cosas que les costaba examinar en el pasado, en particular, la formación de estrellas y planetas, desde la juventud del universo hasta el presente.

Calor y polvo

Luego de su lanzamiento, TEJW maniobró hasta llegar a Lagrange 2, un punto en el espacio a 1.5 millones de kilómetros de distancia donde los campos gravitatorios de la Tierra y el Sol conspiran para crear un pozo de gravedad. Allí el alineamiento de la tierra y el sol es tal que el TEJW puede bloquear la iluminación de ambos, lo que es necesario porque los instrumentos de detección infrarroja del telescopio tienen que mantenerse fríos.

El potencial del TEJW reside en una combinación de su tamaño (su espejo primario, de berilio enchapado en oro, tiene un diámetro de 6.8 m) y lo ingenioso de esos cuatro instrumentos enfriados.

Los instrumentos se llaman Miri (que detecta ondas infrarrojas largas), NirCam y NirSpec (que registran y analizan imágenes de ondas infrarrojas cortas) y FGS/Niriss (que estudia objetos brillantes tales como estrellas cercanas orbitadas por exoplanetas).

Las ondas examinadas por Miri corresponden a objetos como exoplanetas sin fuente interna de calor, y cuerpos más calientes pero también más distantes cuya luz se ha estirado al infrarrojo por la expansión del universo.

Dado que “más lejos” también significa “hace más tiempo” en términos cósmicos, esto le permitirá encontrar indicios del amanecer cósmico, el momento en que se encendieran las primeras estrellas del universo. Una imagen de “campo profundo” también difundida esta semana es la primera muestra de esa capacidad; contiene rasgos cuya luz inició su camino hace más de 13,000 millones de años.

La luz infrarroja que es la especialidad del TEJW penetra nubes de polvo con más éxito de lo que puede lograrlo la luz visible, quitando así el velo que oculta intrigantes zonas del cielo donde el polvo se está concentrando para formar estrellas y planetas, lugares tales como los acantilados cósmicos. La precisión del lanzamiento del TEJW significó que las correcciones a mitad de curso para poner en órbita el telescopio utilizaron menos combustible del presupuestado. Eso deja más para los pequeños ajustes necesarios para mantener el instrumento en su lugar. Dado que mantener la ubicación es la mayor limitación a la extensión de la misión, eso importa. La meta inicial era 10 años, pero hasta ahora calculan que pueden mantener el telescopio en su ubicación por 20. Además de todo esto, los cuatro instrumentos parecen más sensibles de lo que se creyó al modelarlos y por lo tanto son capaces de registrar 10-20% más fotones de lo esperado.

Este espectro del instrumento NirSpec presenta evidencias impactantes de nubes en un exoplaneta: el WASP-96b que está a alrededor de 1500 años luz de distancia. Las ondulaciones de la cantidad de luz solar que pasan por la atmósfera del planeta corresponden a vapor de agua. La misión original del TEJW no tenía nada que ver con el estudio de exoplanetas; ahora es un pilar central de la ciencia que se hará.

La difusión del conjunto de imágenes de esta semana marca la conclusión de la comisión del telescopio, un prolongado proceso que busca asegurar que funciona de modo adecuado a su propósito. Es así. Su manejo ahora será transferido al Instituto de ciencias de telescopios espaciales en Baltimore, que tendrá la pesada tarea de asignar el tiempo de su uso a astrónomos entusiasmados. La buena noticia es que las nuevas estimaciones de su vida útil significan que eventualmente se podrá responder a muchos más pedidos. La mala noticia es que la espera puede ser larga.