El telescopio espacial James Webb ha llegado por fin a su nuevo hogar

El telescopio espacial James Webb ha finalmente llegó a su nuevo hogar. Después de un lanzamiento navideño y un mes de despliegue y ensamblaje en el espacio, el nuevo observatorio espacial llegó a su destino final, un lugar conocido como L2.

Guiar el telescopio a L2 es “un logro increíble de todo el equipo”, dijo Keith Parrish, gerente de puesta en marcha de Webb, en una conferencia de prensa el 24 de enero para anunciar la llegada. “Los últimos 30 días, los llamamos ’30 días al límite’. Estamos muy orgullosos de haber superado eso”. Pero el trabajo del equipo aún no ha terminado. “Estábamos poniendo la mesa. Estábamos desplegando esta hermosa nave espacial y lista para hacer ciencia. Así que lo mejor está por venir”, dijo.

El telescopio aún no puede empezar a hacer ciencia. “Llevamos un mes y el bebé ni siquiera ha abierto los ojos todavía”, dijo Jane Rigby del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Todo lo que estamos haciendo es preparar el observatorio para hacer ciencia transformadora. . Por eso estamos aquí”.

Todavía quedan varios meses de tareas en la lista de pendientes de Webb antes de que el telescopio esté listo para espiar la luz más temprana del universo o espiar las atmósferas alienígenas de los exoplanetas (Número de serie: 6/10/21).

“Eso no significa que haya nada malo”, dice el astrónomo Scott Friedman del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, quien está a cargo de esta próxima fase del viaje de Webb. “Todo podría ir perfectamente, y todavía tomaría seis meses” desde el lanzamiento para que los instrumentos científicos del telescopio estén listos para la acción, dice.

Esto es lo que puede esperar a continuación.

La vida en L2

L2, técnicamente conocido como el segundo punto de Lagrange Tierra-Sol, es un lugar a unos 1,5 millones de kilómetros de la Tierra en dirección a Marte, donde el sol y la gravedad de la Tierra equilibran la fuerza centrípeta que tira hacia adentro y mantiene un objeto más pequeño en una curva. sendero. Eso permite que los objetos en los puntos de Lagrange permanezcan en su lugar sin mucho esfuerzo. Pares de objetos masivos en el espacio tienen cinco de esos puntos de Lagrange.

Sin embargo, el telescopio, también conocido como JWST, no solo está sentado. Está orbitando L2, incluso cuando L2 orbita alrededor del sol. Eso es porque L2 no es precisamente estable, dice Friedman. Es como tratar de mantener el equilibrio directamente encima de una pelota de baloncesto. Si empujas un objeto que se encuentra exactamente en ese punto, sería fácil hacer que se aleje. Dar la vuelta a L2 en 180 días mientras L2 gira alrededor del sol en una “órbita de halo” es mucho más estable: es más difícil caerse de la pelota de baloncesto cuando está en constante movimiento. Pero se necesita un poco de esfuerzo para permanecer allí.

“JWST y otros satélites astronómicos, que se dice que están en L2 pero en realidad están en órbitas de halo, necesitan propulsión para mantener sus posiciones”, dice Friedman. “Para JWST, ejecutaremos lo que llamamos maniobras de mantenimiento de estación cada 21 días. Encendemos nuestros propulsores para corregir nuestra posición, manteniendo así nuestra órbita de halo”.

La cantidad de combustible necesaria para mantener el hogar de Webb en el espacio determinará la duración de la misión. Una vez que el telescopio se queda sin combustible, la misión ha terminado. Afortunadamente, la nave espacial tuvo un lanzamiento casi perfecto y no usó mucho combustible en tránsito a L2. Como resultado, podría durar más de 10 años, dicen los miembros del equipo, más que la estimación original de cinco a 10 años.

“Estamos muy, muy contentos con nuestra vida útil estimada. Va a superar ampliamente nuestros 10 años”, dijo Parrish en la conferencia de prensa del 24 de enero. El equipo pondrá un número exacto de esa vida útil en los próximos meses. “Todo el mundo va a estar realmente emocionado por ello. Es solo un grado de cuán emocionado”, dijo.

El destino final de Webb es un lugar en el espacio llamado L2, a unos 1,5 millones de kilómetros de la Tierra. El telescopio en realidad orbitará L2 como L2 orbita alrededor del sol (como se muestra en esta animación). Esta “órbita de halo” especial ayuda a que la nave espacial permanezca en su lugar sin quemar mucho combustible.

Webb tiene una característica más que lo ayuda a mantenerse estable. El gigantesco parasol con forma de cometa del telescopio, que protege los delicados instrumentos del calor y la luz del sol, la Tierra y la luna, podría tomar impulso de la corriente de partículas cargadas que fluye constantemente desde el sol, como una vela solar. Si es así, eso podría desviar a Webb de su curso. Para evitar esto, el telescopio tiene una aleta que actúa como timón, dijo el gerente de protección solar de Webb, Jim Flynn, de Northrup Grumman, en una conferencia de prensa el 4 de enero.

Enfriando

Webb ve en luz infrarroja, longitudes de onda más largas de lo que puede ver el ojo humano. Pero los humanos experimentan la radiación infrarroja como calor. “Básicamente estamos observando el universo en visión de calor”, dice la astrofísica Erin Smith del Goddard Space Flight Center y científica del proyecto en Webb.

Eso significa que las partes del telescopio que observan el cielo deben estar a unos 40 Kelvin (-233 ° Celsius), lo que casi coincide con el frío del espacio. De esa manera, Webb evita emitir más calor que las fuentes distantes en el universo que observará el telescopio, evitando que las oculte.

La mayor parte de Webb se ha estado enfriando desde que el parasol del telescopio estrenado el 4 de enero. El parasol de cinco capas del observatorio bloquea y desvía el calor y la luz, lo que permite que los espejos del telescopio y los instrumentos científicos se enfríen de su temperatura en el momento del lanzamiento. La capa de protección solar más cercana al sol se calentará a unos 85° Celsius, pero el lado frío será de unos -233° Celsius, dijo Parrish en un webcast del 4 de enero.

“Podrías hervir agua en la parte delantera de nosotros, y en la parte trasera de nosotros, estás casi en el cero absoluto”, dijo Parrish.

Uno de los instrumentos, MIRI, el instrumento de infrarrojo medio, tiene refrigerante adicional para reducirlo a 6,7 ​​Kelvin (-266 ° Celsius) para permitirle ver objetos aún más tenues y fríos que el resto del telescopio. Para MIRI, “el espacio no es lo suficientemente frío”, dice Smith.

Alineando los espejos

Webb terminó de desplegar su espejo dorado de 6,5 metros de ancho el 8 de enero, convirtiendo la nave espacial en un verdadero telescopio. Pero aún no está hecho. Ese espejo, que recoge y enfoca la luz del universo lejano, está formado por 18 segmentos hexagonales. Y cada uno de esos segmentos tiene que alinearse con una precisión de unos 10 o 20 nanómetros para que todo el aparato imite un solo espejo ancho.

Webb entrenará cada uno de sus 18 segmentos de espejo en una sola estrella brillante llamada HD 84406, en la constelación Ursa Major. Está “justo cerca del cuenco de la Osa Mayor. No se puede ver a simple vista, pero me dijeron que se puede ver con binoculares”, dijo Lee Feinberg, gerente de elementos del telescopio óptico Webb en Goddard en la conferencia de prensa del 24 de enero.

A partir de la 12 de enero, 126 pequeños motores en la parte posterior de los 18 segmentos comenzaron a moverse y remodelarlos para asegurarse de que todos coincidieran. Otros seis motores se pusieron a trabajar en el espejo secundario, que se apoya en un brazo frente al espejo primario.

Antes de que el telescopio espacial James Webb pueda comenzar a observar el universo, los 18 segmentos de su espejo principal deben actuar como un espejo de 6,5 metros. Esta animación muestra los segmentos del espejo moviéndose, inclinándose y doblándose para unir 18 imágenes separadas de una estrella (puntos de luz) en una sola imagen enfocada.

Este proceso de alineación tardará al menos hasta abril para finalizar. En parte, eso se debe a que los movimientos ocurren mientras el espejo se enfría. El cambio de temperatura cambia la forma de los espejos, por lo que no se pueden colocar en su alineación final hasta después de que el conjunto de instrumentos científicos del telescopio se enfríe por completo.

Una vez realizada la alineación inicial, la luz del espacio distante rebotará primero en el espejo primario, luego en el espejo secundario y finalmente llegará a los instrumentos que analizarán las señales cósmicas. Pero la alineación de los segmentos del espejo “no es solo en este momento, es un proceso continuo, solo para asegurarse de que siempre estén perfectamente alineados”, dijo Scarlin Hernández, ingeniera de sistemas de vuelo del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore. Evento NASA Science Live el 24 de enero. El proceso continuará durante la vida útil del telescopio.

Calibración de los instrumentos científicos

Mientras los espejos se alinean, los instrumentos científicos de Webb se encenderán. Técnicamente, aquí es cuando Webb tomará sus primeras fotografías, dice el astrónomo Klaus Pontoppidan, también del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial. “Pero no van a ser bonitos”, dice Pontoppidan. El telescopio primero probará su enfoque en una sola estrella brillante, uniendo 18 puntos brillantes separados en uno solo al inclinar los espejos.

Después de algunos ajustes finales, el telescopio “funcionará como queremos y presentará bellas imágenes del cielo a todos los instrumentos”, dice Friedman. “Entonces pueden empezar a hacer su trabajo”.

Estos instrumentos incluyen Cámara NIR, la cámara principal de infrarrojo cercano que cubrirá el rango de longitudes de onda de 0,6 a 5 micrómetros. NIRCam podrá obtener imágenes de las primeras estrellas y galaxias tal como eran cuando se formaron hace al menos 12 000 millones de años, así como de las estrellas jóvenes de la Vía Láctea. La cámara también podrá ver objetos en el cinturón de Kuiper en el borde del sistema solar y está equipada con un coronógrafo, que puede bloquear la luz de una estrella para revelar detalles de exoplanetas más tenues que la orbitan.

el siguiente es NIRSpec, el espectrógrafo de infrarrojo cercano, que cubrirá el mismo rango de longitudes de onda de luz que NIRCam. Pero en lugar de recolectar luz y convertirla en una imagen, NIRSpec dividirá la luz en un espectro para determinar las propiedades de un objeto, como la temperatura, la masa y la composición. El espectrógrafo está diseñado para observar 100 objetos al mismo tiempo.

MIRI, el instrumento de infrarrojo medio, se mantiene más frío para observar en las longitudes de onda más largas, de 5 a 28 micrómetros. MIRI tiene una cámara y un espectrógrafo que, como NIRCam y NIRSpec, seguirá siendo sensible a galaxias distantes y estrellas recién nacidas, pero también podrá detectar planetas, cometas y asteroides.

Y el cuarto instrumento, llamado FGS/NIRISS, es de dos partes. FGS es una cámara que ayudará al telescopio a apuntar con precisión. Y NIRISS, que significa generador de imágenes de infrarrojo cercano y espectrógrafo sin rendija, se utilizará específicamente para detectar y caracterizar exoplanetas.

Los instrumentos científicos del telescopio espacial James Webb se almacenan detrás del espejo principal (como se muestra en esta animación). La luz de los objetos distantes incide en el espejo principal, luego en el espejo secundario que se encuentra frente a él, que enfoca la luz en los instrumentos.

Primeros objetivos científicos

Tomará al menos otros cinco meses después de llegar a L2 para terminar de calibrar todos esos instrumentos científicos, dice Pontoppidan. Cuando todo esté listo, el equipo científico de Webb tiene un plan de alto secreto para publicar las primeras imágenes a todo color.

“Estas son imágenes destinadas a demostrarle al mundo que el observatorio está funcionando y listo para la ciencia”, dice Pontoppidan. “Exactamente lo que habrá en ese paquete, eso es un secreto”.

En parte, el secreto se debe a que todavía hay cierta incertidumbre sobre lo que el telescopio podrá ver cuando llegue el momento. Si configurar los instrumentos lleva más tiempo de lo esperado, Webb estará en una parte diferente de su órbita y ciertas partes del cielo estarán fuera de la vista por un tiempo. El equipo no quiere prometer algo específico y luego equivocarse, dice Pontoppidan.

Pero también, “está destinado a ser una sorpresa”, dice. “No queremos estropear esa sorpresa”.

Los primeros proyectos científicos de Webb, sin embargo, no están en secreto. En los primeros cinco meses de observaciones, Webb comenzará una serie de Proyectos de ciencia de salida temprana. Estos utilizarán todas las características de cada instrumento para observar una amplia gama de objetivos espaciales, que incluyen todo, desde Júpiter hasta galaxias distantes y desde formación estelar hasta agujeros negros y exoplanetas.

Aún así, incluso los científicos están ansiosos por las imágenes bonitas.

“Estoy muy emocionado de poder ver esas primeras imágenes, solo porque serán espectaculares”, dice Smith. “Por mucho que amo la ciencia, también es divertido ooh y ahh”.


Source: Science News by www.sciencenews.org.

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