Telescopio espacial James Webb (JWST): sucesor infrarrojo del Hubble
Descubre el James Webb (JWST): sucesor infrarrojo del Hubble, espejo de 6,5 m, visión inédita del universo y exploración de galaxias, estrellas y exoplanetas en luz infrarroja.
El telescopio espacial James Webb (JWST) es un telescopio espacial concebido para observar el Universo en luz infrarroja. A diferencia del plan original (lanzamiento previsto para 2021), el JWST fue lanzado el 25 de diciembre de 2021 en un cohete Ariane 5, llegó al punto de Lagrange Sun‑Earth L2 en enero de 2022 y comenzó sus observaciones científicas tras la fase de puesta en servicio; las primeras imágenes científicas públicas se divulgaron el 12 de julio de 2022. Es el sucesor científico complementario del telescopio espacial Hubble, cubriendo longitudes de onda más largas que permiten ver objetos fríos, en polvo o muy alejados en el tiempo.
El telescopio lleva el nombre de James E. Webb, que fue director de la NASA y dirigió la creación del programa Apolo que llevó a los astronautas a la Luna.
Diseño y componentes principales
El JWST tiene un espejo primario de 6,5 metros de diámetro, formado por 18 segmentos hexagonales que se desplegaron y ajustaron en el espacio. Esa superficie es unas seis veces mayor que la del Hubble, lo que le da mayor capacidad para captar luz débil. Los segmentos están fabricados principalmente de berilio y están chapados en oro para mejorar la reflexión en infrarrojo; el oro es muy eficaz para reflejar esas longitudes de onda (el oro).
Por su gran tamaño, el espejo y otros elementos se pliegan para entrar en la bodega del cohete y se despliegan en órbita. Para mantener el telescopio extremadamente frío (necesario para detectar señales térmicas débiles), dispone de un gran parasol multilámina—del tamaño aproximado de una pista de tenis—que bloquea la luz y el calor del Sol. El parasol está compuesto por varias capas de Kapton con recubrimientos reflectantes que reducen la temperatura en el plano de los instrumentos a decenas de kelvin; el instrumento MIRI (mid‑infrared) requiere además un criocooler para alcanzar temperaturas aún más bajas.
Órbita y operación
JWST opera alrededor del punto de Lagrange Sun‑Earth L2, a aproximadamente 1,5 millones de kilómetros de la Tierra en dirección opuesta al Sol. En ese punto puede mantener una orientación estable con respecto al Sol, Tierra y Luna, lo que facilita la refrigeración pasiva y comunicaciones periódicas con la Tierra. Su vida útil depende en gran medida del combustible disponible para correcciones de actitud y mantenimiento orbital; inicialmente se diseñó con combustible suficiente para varios años de operación (las estimaciones tras el lanzamiento han ido mejorando y permiten esperar una misión científica larga).
Instrumentos científicos
- NIRCam (Near‑Infrared Camera): cámara en el infrarrojo cercano, utilizada para detectar galaxias muy lejanas y para alineación del espejo.
- NIRSpec (Near‑Infrared Spectrograph): espectrógrafo en infrarrojo cercano, permite dividir la luz y estudiar composiciones, movimientos y propiedades físicas de objetos remotos.
- MIRI (Mid‑Infrared Instrument): instrumento en el infrarrojo medio que observa polvo frío, formación estelar y discos protoplanetarios; incluye un criocooler para alcanzar temperaturas muy bajas.
- FGS/NIRISS: sistema de guiado fino (FGS) y el instrumento de la Agencia Espacial Canadiense NIRISS, con capacidades de coronografía y espectroscopía para estudios de exoplanetas y discos.
Rango espectral y ventajas frente a Hubble
El JWST cubre aproximadamente desde el borde rojo de la luz visible hasta el infrarrojo medio (alrededor de 0,6 µm hasta ~28 µm, dependiendo del instrumento), por lo que observa longitudes de onda más largas que el telescopio espacial Hubble, que cubre desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano. Al observar en infrarrojo, JWST puede:
- Detectar luz de las primeras estrellas y galaxias cuyo espectro se ha desplazado (redshift) hacia el infrarrojo por la expansión del Universo.
- Ver regiones ocultas por polvo que bloquea la luz visible, como discos protoplanetarios y zonas de formación estelar.
- Analizar atmósferas de exoplanetas mediante espectroscopía, buscando componentes como agua, dióxido de carbono o metano.
- Observar emisiones térmicas de objetos fríos del Sistema Solar y de nubes interestelares.
Parte de las imágenes se presentan en falso color para traducir longitudes de onda infrarrojas a colores que podamos ver.
Qué puede ver y objetivos científicos
Entre los objetivos principales del JWST están:
- Estudiar las primeras galaxias que se formaron tras el Big Bang y reconstruir la historia temprana del Universo.
- Investigar la formación y evolución de galaxias y estrellas.
- Analizar discos protoplanetarios y procesos de formación de planetas.
- Caracterizar atmósferas de exoplanetas, buscando condiciones favorables para la vida.
- Observar objetos fríos y polvorientos del Sistema Solar y del medio interestelar.
Seguridad térmica y por qué es infrarrojo
Como el infrarrojo incluye radiación térmica (similar a la detectada por algunos tipos de gafas de visión nocturna), el telescopio debe mantenerse muy frío para que su propia emisión no enmascare las señales astronómicas. Por eso el parasol y el diseño pasivo de refrigeración son críticos. El chapado en oro de los espejos optimiza la reflexión en esas longitudes de onda.
Estado y expectativas
Tras el lanzamiento y la fase de puesta en servicio, JWST ha proporcionado una gran cantidad de datos científicos y espectaculares imágenes que han ampliado y complementado los resultados de misiones anteriores. Su misión está planeada para varios años de observación; la duración final dependerá del consumo de combustible y del buen funcionamiento de los instrumentos, pero desde su puesta en marcha se espera que aporte ciencia de alto impacto durante una década o más.
En resumen, el telescopio espacial James Webb es una herramienta diseñada para abrir nuevas ventanas al Universo en infrarrojo, permitiendo ver objetos y fenómenos que el telescopio espacial Hubble no puede observar con la misma sensibilidad.
Modelo de tamaño natural del JWST mostrado en la reunión de la AAS de 2007 en Seattle, Washington. Tiene dos pisos de altura y pesa varias toneladas. Crédito: Rob Gutro, NASA/GSFC.
Órbita
El JWST estará en una órbita alejada de la Tierra, para evitar el calor que irradian la Tierra y la Luna. Esta órbita especial está más allá de la Luna, en el segundo punto de Lagrange (L2) del sistema Sol-Tierra, un lugar de gravedad estable. Esta órbita está a 1.500.000 kilómetros de la Tierra, unas cuatro veces más lejos de nosotros que la Luna. Esto la mantiene a la sombra de la Tierra la mayor parte del tiempo; en realidad no da la vuelta a la Tierra, sino que gira alrededor del Sol a la misma velocidad que la Tierra.
Órbita del JWST (no a escala)
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es el telescopio espacial James Webb (JWST)?
R: El JWST es un telescopio que se lanzó el 25 de diciembre de 2021 y que sustituye al telescopio espacial Hubble.
P: ¿Quién es James E. Webb?
R: James E. Webb es un director de la NASA que creó el programa Apolo que llevó astronautas a la Luna, y es a él a quien debe su nombre el telescopio.
P: ¿Qué anchura tiene el espejo principal del JWST?
R: El espejo principal del JWST tiene una anchura de 6,5 metros (21 pies), es decir, una superficie 6 veces mayor que la del telescopio espacial Hubble.
P: ¿Cómo se fabrica el espejo principal del JWST?
R: El espejo principal del JWST está fabricado en 18 piezas que se pliegan durante el lanzamiento para que quepa en un cohete.
P: ¿Qué tipo de telescopio es el JWST?
R: El JWST es principalmente un telescopio de infrarrojos, pero también funciona en la parte roja de la luz visible.
P: ¿Por qué el JWST está chapado en oro?
R: El JWST está chapado en oro porque el oro refleja muy bien los infrarrojos.
P: ¿Cómo se mantiene refrigerado el JWST?
R: El JWST está protegido por un gran parasol del tamaño de una pista de tenis para mantenerlo fresco y oscuro, y debe mantenerse lo más fresco posible porque la visión infrarroja puede utilizarse para ver la radiación térmica.
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