¡el JWST ya está aquí!

To boldly go where no one has gone before!

Diréis, con razón, ¿y qué es eso? Pues bien, JSWT es el acrónimo ingles del James Webb Space Telescope, que viene a ser, de forma coloquial, el aparato que va a jubilar al Hubble (HST). Sin embargo, es algo más que solo eso.

Cuando se lanzó el HST en el año 90, yo acababa de comenzar mis estudios de física con la idea de hacerme astrónomo, y el lanzamiento de un aparato de 2.4 metros de diámetro para estudiar el Cosmos era algo revolucionario. No por el tamaño, pues ya había en la superficie terrestre telescopios más grandes, sino porque se iba a poder observar por encima de la atmósfera, que aunque para la vida es fundamental, para las observaciones de objetos celestes es un estorbo. Imaginad que habéis vivido toda la vida bajo la superficie del mar, viendo los objetos a través del agua como mucho a unas decenas de metros de distancia, y de repente salís a la superficie y veis montañas a decenas de kilómetros. Algo parecido ocurre al salir fuera de la atmósfera y es la principal motivación de mandar telescopios al espacio.

Una de las ‘pegas’ del HST es que está en una órbita relativamente baja (a unos 600 kilómetros de la superficie), con lo que los efectos gravitatorios y el pequeño roce con la tenue atmósfera aun presente a esas alturas, hacen que cada poco tiempo haya que darle un empujoncito para que vuelva a su órbita. A pesar de eso, y del famoso episodio de las ‘gafas’ que hubo que ponerle para corregir su miopía al poco de ser lanzado, es la misión espacial más exitosa de la historia. No solo por la cantidad de ciencia que se ha podido hacer con él, sino también por el impacto en la sociedad que ha tenido. Como muestra, algunas de las imágenes del Hubble están seguro en el imaginario colectivo de los últimos 30 años.

A la izquierda el JSWT, formado por 18 espejos hexagonales. La zona inferior es donde irán situados los instrumentos así como una pantalla para bloquear la luz solar. A la derecha el HST (©JSWT, NASA)



El James Webb, llamado así en honor del administrador de la NASA a cargo del programa Apollo en los 60’s, es un proyecto internacional en que participan la NASA, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la agencia espacial canadiense (CSA) y parte de un concepto completamente diferente de telescopio espacial. Para empezar, sobre todo observará en el infrarrojo y no estará en una órbita convencional. Así, se situará, tras 30 días de viaje, en uno de los puntos de Lagrange del sistema Sol-Tierra, a cerca de 1.5 millones de kilómetros de la Tierra.

Joseph-Louis Lagrange, aunque nacido Lagrangia en Turín en 1736, fue un físico francés que hizo notables aportaciones en Física y Matemáticas que aun hoy en día los estudiantes de estas materias se esfuerzan por entender, pues son fundamentales para numerosas aplicaciones. En particular, uno de los problemas que estudió fue el de los tres cuerpos. Las famosas leyes de Newton permiten calcular la trayectoria de los cuerpos celestes con asombrosa precisión, de hecho, de esta forma Le Verrier predijo la existencia de Neptuno, pero eso es otra historia. El caso es que las ecuaciones de Newton permiten calcular de forma analítica (es decir, que podemos encontrar una solución ‘a mano’) la trayectoria de un cuerpo sometido a la atracción gravitatoria de un segundo. Sin embargo, al meter un tercer cuerpo y querer calcular su trayectoria debida a la atracción de los otros dos, la cosa se complica de forma increíble. Solo existen algunas formas de aproximarse que permiten obtener soluciones muy interesantes. Una de ellas la consiguió Lagrange para el caso del sistema Sol-Tierra en que asumía un tercer punto de masa casi despreciable frente a los otros dos. En ese caso, Lagrange se dio cuenta que existían cinco puntos en que la atracción de ambos cuerpos se anula y por tanto sus órbitas son estables con el tiempo. Así, si pusiésemos un objeto en uno de tales puntos seguiría para siempre en él.



Situación de los puntos de Lagrange respecto al sistema Tierra-Sol y situación del JWST en órbita en torno al punto L2. (©JSWT, NASA)

Eso es lo que se pretende con el JSWT, que estará en el punto conocido como L2, que es un punto que se sitúa en la línea Sol-Tierra, en dirección opuesta al Sol.

La ventaja evidente de hacer esto es que no hace falta ir cada cierto tiempo a darle un empujoncito para evitar que caiga sobre la Tierra, Newton y Lagrange evitarán que eso suceda. Podemos pensar que lo anterior es un calculo teórico y que además hemos asumido condiciones ideales. Pero conocemos objetos que están en puntos de Lagrange de otros sistemas. Así, otros de los puntos de Lagrange, conocidos como L4 y L5 se sitúan sobre la órbita del objeto que orbita en torno al más masivo. Si consideramos el sistema Sol-Júpiter, en la órbita de Júpiter, entorno a los puntos L4 y L5 de su órbita se descubrieron a principios de siglo XX una serie de asteroides, conocidos como asteroides troyanos, que se mueven en torno a esos puntos. Es decir, esos puntos actúan como pequeños pozos de potencial y el JWST se moverá ligeramente en torno al L2 en órbitas muy estables.

La gran pega, claro está, es que si se estropea algo no está previsto ir hasta allí, como sí se ha hecho con el Hubble. Esto ha motivado que se hayan probado antes todos sus sistemas en Tierra durante los últimos 7 años.

No queda ahí la cosa. El JSWT será lanzado y se enviará a ese punto L2 plegado como si fuese una flor antes de abrirse por la mañana. Una vez en su destino se le dará la orden de abrirse, desplegando los espejos facetados dorados que componen el espejo primario de 6.5 metros de diámetro. Luego, tras el período de seis meses para hacer las pruebas necesarias y comprobar que todo ha ido bien en el complejo proceso de lanzamiento y puesta en marcha, el aparato estará disponible para que astrónomos de todo el mundo puedan mandar sus propuestas de observación. Como ocurre en casi todos los observatorios del mundo, tales propuestas son evaluadas por expertos que, viendo los requisitos de cada una conceden o no el tiempo para hacer esas observaciones. Por cierto, tras un año, todas esas imágenes serán de dominio público. Además de ese tiempo ‘para todos’, existen una serie de ‘programas de legado’, es decir una serie de temas que se ha pensado que merecen tener un tiempo asegurado para tomar imágenes. Entre ellos están temas relacionados con conocer cómo se formaron las primeras galaxias y estrellas, cómo son los objetos que orbitan en torno a los agujeros negros supermasivos que hay en el centro de las galaxias, o encontrar candidatos a exotierras.

Una exotierra es un planeta en otro sistema estelar (exoplaneta) que tenga unas características similares la Tierra en masa, distancia a su estrella, existencia de atmósfera, etcétera. ¿Por qué es eso interesante? A parte de decirnos si nuestro planeta es excepcional (ya sospechamos que no), nos aportará información clave para entender los procesos de formación de sistemas como el nuestro y además puede darnos evidentes indicios de la existencia de vida en otros sistemas solares.

Aunque lleva planeándose desde 1996, el día 22 de diciembre del 2021 comienza la aventura hacia ese punto de Lagrange L2, que en principio está pensado para un mínimo de cinco años y un máximo de más de 10. Como dicen ZZ TOP en su canción (que no tiene que ver con Lagrange, sino con La Grange, Texas 😉) ‘Just let me know if you wanna go’.