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El telescopio espacial James Webb es un gran observatorio de infrarrojos cuyos descubrimientos complementarán e irán más allá que los del Hubble, que lleva más de 31 años en órbita. El proyecto está dirigido por la NASA, en colaboración con la Agencia Espacial Europea (ESA) y la canadiense (CSA).
Está diseñado para responder a preguntas fundamentales sobre el Universo. Tiene cien veces más sensibilidad que el Hubble, lo que le permitirá ver mucho más lejos y retroceder en el tiempo hasta hace unos 13.600 millones de años, poco después del Big Bang. Los científicos observarán con él las primeras estrellas y galaxias, verán los mundos exteriores del Sistema Solar con gran detalle y estudiarán las atmósferas de los exoplanetas -se llaman así los planetas que orbitan otros soles- y el ciclo vital de las estrellas.
El Hubble está en la llamada órbita baja. Eso permitió que entre 1993 y 2009 se enviaran cuatro misiones tripuladas para repararlo. La Estación Espacial Internacional está todavía más cerca, a 400 kilómetros.
Ningún humano ha ido más allá de la Luna. Los últimos astronautas que la pisaron fueron los del Apolo 17 en diciembre de 1972. Cuando está más cerca, Marte se encuentra a 56 millones de kilómetros.
El destino del James Webb es un punto situado a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra –cuatro veces más lejos que la Luna–, en dirección opuesta al Sol. Es el llamado segundo punto de Lagrange (L2).
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En el punto de Lagrange 2 (L2), las atracciones gravitatorias del Sol y de la Tierra impiden que un objeto salga disparado hacia el espacio por la fuerza centrífuga. Dada la lejanía de L2, una vez lanzado, el telescopio James Webb no podrá ser reparado ni su instrumental actualizado, como sí se hizo con el Hubble.
El espejo principal del Hubble mide 2,4 metros de diámetro. El telescopio fue lanzado el 24 de abril de 1990 desde Cabo Cañaveral en la bodega del transbordador Discovery.
La pieza más grande del James Webb es el parasol. Mide 21,2 metros de largo y 14,2 de ancho. Proporciona sombra perpetua al telescopio y mantiene su temperatura por debajo de -233º C.
El espejo primario del James Webb está formado por 18 hexágonos de berilio de 1,32 metros de diámetro. Están revestidos con una capa de oro para reflejar mejor la luz infrarroja.
El área del espejo primario es siete veces mayor que la del Hubble, por lo que es mucho más sensible.
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En desarrollo desde 1996, el telescopio espacial James Webb empezó a construirse en 2004 y su coste supera los 9.600 millones de dólares. Dispone de cuatro instrumentos y su vida útil no será inferior a cinco años y medio. El objetivo es que supere los diez, aunque eso dependerá de la cantidad de combustible que necesite para mantenerse en órbita y del correcto funcionamiento de la nave y sus instrumentos. En principio, despegará con combustible para más de diez años.
El James Webb despegará el 18 de diciembre del Puerto Espacial Europeo de Kurú, en la Guayana Francesa, en un cohete Ariane 5 ECA adaptado para la misión.
El Ariane 5 de la ESA es un cohete, fabricado por ArianeGroup, que desde 1996 ha realizado más de cien lanzamientos desde el espaciopuerto europeo. Mide 53 metros de alto y 5,4 de diámetro, y su masa al despegar es de 780 toneladas. En 2009 ya envió los observatorios Herschel y Planck al segundo punto de Lagrange (L2), destino del James Webb. El Ariane 5 ECA, última versión del lanzador, es el único vehículo que cumple los requisitos de la NASA para esta misión.
El cohete usa oxígeno e hidrógeno líquidos. La primera etapa tiene dos propulsores laterales con un empuje total de 1.300 toneladas y un motor Vulcain 2 que proporciona otras 137.
La segunda etapa está situada sobre la primera y debajo de la zona carga donde viaja plegado el James Webb.
El telescopio viaja plegado. El espejo se extenderá posteriormente como si fuera una mesa plegable. El parasol, por su parte, como si fuera un toldo gigante.
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Será la primera misión en completar una intrincada serie de despliegues de gran complejidad técnica durante el viaje de un mes hasta su destino, a 1,5 millones de kilómetros.
Una vez desplegado y en posición, el telescopio da la espalda al Sol. Se alimenta con paneles solares y envía la información a la Tierra a través de una antena.
El parasol de cinco capas protege los instrumentos de la radiación solar, ya que necesitan una temperatura por debajo de -233 ºC para funcionar correctamente.
El espejo primario capta la luz y la concentra, mediante una serie de reflejos, hasta el interior del telescopio, donde se encuentran los instrumentos. Haz scroll para seguir el camino de la luz hasta los instrumentos.
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Una vez que el haz de luz llega al interior del telescopio, donde se encuentran los instrumentos, se descompone para poder analizarla. La luz de cada elemento químico tiene su propia firma espectral, una especie de huella dactilar. Los astrónomos analizan el espectro para saber qué átomos y moléculas están presentes en la fuente de luz o en los objetos que esta ha atravesado en su viaje hasta nosotros.
El Hubble observa el Universo en el espectro de luz visible, como nuestros ojos, y en el ultravioleta e infrarrojo cercanos.
El James Webb observará en el infrarrojo porque, como resultado de la expansión del Universo, la mayoría de la luz emitida por las primeras estrellas y galaxias se ha desplazado hacia el rojo.
El Hubble puede ver objetos a una distancia de 13.300 millones de años luz; es decir, como eran solo 500 millones de años después del Big Bang.
La visión infrarroja del James Webb le permitirá ver algunas de las primeras estrellas y galaxias, que se formaron hace 13.600 millones de años.
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La luz infrarroja atraviesa el gas y el polvo. Permite ver a través y dentro de las nubes donde se forman las estrellas y los planetas. Compara la cantidad de objetos que se ven en estas dos imágenes del Hubble -en ultravioleta e infrarrojo- de la nebulosa de la Quilla, a unos 8.500 años luz.
Los tránsitos de los planetas -cuando desde nuestro punto de vista pasan por delante de su estrella- permitirán al James Webb estudiar sus atmósferas. La luz de cada estrella lleva la firma de sus elementos químicos. Cuando esa luz atraviesa la atmósfera de un planeta, se incorporan a su espectro las firmas de los elementos que la componen.
Los cuatro espectrómetros del telescopio se basan en el mismo principio, aunque cada uno opera en diferentes longitudes de onda y resoluciones. La luz captada por el juego de espejos se divide para dirigirla...
... a un sensor capaz de identificar los elementos químicos según la luz que recibe.
El James Webb buscará las primeras estrellas y galaxias que se formaron después del Big Bang, estudiará la evolución de las galaxias desde su formación, y la de las estrellas desde su nacimiento hasta la formación de sistemas planetarios como el nuestro. Además analizará las atmósferas de otros mundos en el Sistema Solar y alrededor de otras estrellas, e investigará la posible existencia de vida en ellos.
Para calcular que el Universo tiene 13.800 millones de años, unas tres veces la edad de la Tierra (antes, su edad se situaba entre los 10.000 y 20.000 millones de años). Ha confirmado que el Universo se expande un 9% más rápido de lo esperado, algo para lo que los científicos no tienen de momento explicación.
Ha descubierto que hay un agujero negro supermasivo -de millones a decenas de miles de millones de veces la masa del Sol- en el centro de casi todas las galaxias. Ha creado el primer mapa en tres dimensiones de la materia oscura.
También ha sido usado por los astrónomos para estudiar la composición de la atmósfera de planetas que orbitan otras estrellas y ha descubierto discos protoplanetarios en la nebulosa de Orión, que está a unos 1.300 años luz de la Tierra. Y ha visto impactos en Júpiter como los del cometa Shoemaker-Levy 9 en 1994, auroras en los polos de Saturno y Júpiter, y descubierto las lunas Nix e Hydra del sistema binario formado por Plutón y Caronte, además de otros objetos en el Cinturón de Kuiper.
Este montaje de más de 600 imágenes tomadas por el Hubble celebra los 30 años de hallazgos del telescopio espacial. Desde nuestro vecindario cósmico hasta los confines del Universo, el Hubble nos ha abierto los ojos a nuevas e impresionantes vistas del Cosmos. Aunque numerosas, estas imágenes son solo una pequeña muestra de las tomadas por el Hubble y solo una pequeña porción del Universo.
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