Entrevista con Oliver Krause del Instituto Max Planck de Astronomía sobre el Telescopio Espacial James Webb

"Esperamos hallazgos innovadores"

29. Diciembre 2021

Es el observatorio más grande jamás estacionado en el espacio. El 25 de diciembre, el Telescopio Espacial James Webb de seis toneladas y media partió en su misión desde el cosmódromo europeo de Kourou en la Guayana Francesa en un cohete Ariane 5. Viajará a su puesto de observación a más de un millón de kilómetros de la Tierra. En los próximos años, se asomará más profundamente en el universo que cualquier telescopio anterior. ¿Cuáles son las características especiales del observatorio cósmico? ¿Y qué tecnología "Hecha en Alemania" lleva a bordo? Preguntas para Oliver Krause del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg. Su equipo jugó un papel clave en el desarrollo del telescopio espacial.  

Una mirada profunda al espacio: Como sugiere esta representación artística, el Telescopio Espacial James Webb se centrará en la infancia del cosmos, así como en las atmósferas de los planetas en estrellas distantes.

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Una mirada profunda al espacio: Como sugiere esta representación artística, el Telescopio Espacial James Webb se centrará en la infancia del cosmos, así como en las atmósferas de los planetas en estrellas distantes.

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Señor Krause, el Telescopio Espacial James Webb a menudo se conoce como el "sucesor del Hubble". Pero hay diferencias considerables. ¿Cuáles son?

Oliver Krause: En primer lugar, el Telescopio Espacial James Webb tiene un espejo primario mucho más grande que el Hubble: seis metros y medio en comparación con poco menos de dos metros y medio de diámetro. Mientras que el Hubble opera principalmente en luz visible, el Telescopio Espacial James Webb es un telescopio infrarrojo extremadamente sensible para mantener sus objetivos científicos. Debido a que dicho observatorio y sus instrumentos científicos tienen que ser operados a temperaturas que van desde -266 a -223 ° C, los dos telescopios espaciales también difieren significativamente en su diseño. Por ejemplo, el Telescopio Espacial James Webb cuenta con un escudo solar de varias capas del tamaño de una cancha de tenis para protegerlo de la radiación térmica del sol, la tierra y la luna. Los sitios de observación también son diferentes. A diferencia del Hubble, el telescopio Webb no rodeará nuestro planeta en una órbita de solo 500 km. En cambio, se moverá alrededor del sol a 1,5 millones de kilómetros de distancia de la tierra en el punto L2 de Lagrange.

 ¿Cuál es el beneficio de estacionar el telescopio en el punto de Lagrange?

El punto de Lagrange L2 permite posicionar el Sol, la Tierra y el telescopio James Webb como si estuvieran encadenados en una cadena de perlas, lo que permite al telescopio mirar siempre hacia el universo frío a la sombra del escudo protector. En el transcurso de un año, toda el área del cielo también será accesible para el telescopio. Sin embargo, a diferencia del Hubble, el observatorio no se puede mantener a esta gran distancia. Por lo tanto, todo a bordo debe funcionar con la máxima fiabilidad porque las visitas de astronautas no serán posibles.


Origami en el espacio: Debido a su tamaño, el Telescopio Espacial James Webb no puede ser transportado "en una sola pieza". Está plegado y guardado en el cohete Ariane 5 y se desplegará completamente solo una vez en el espacio.

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Origami en el espacio: Debido a su tamaño, el Telescopio Espacial James Webb no puede ser transportado "en una sola pieza". Está plegado y guardado en el cohete Ariane 5 y se desplegará completamente solo una vez en el espacio.

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Los telescopios Hubble y James Webb trabajan en el espacio. ¿Qué similitudes tinenen? 

Hay una característica común que en última instancia justifica la designación de "sucesor del Hubble": ambos observatorios están equipados con poderosos instrumentos que permiten observaciones utilizando varios métodos de astronomía y astrofísica. Ambos satélites también son operados por el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore. Y lo que es más: al igual que el Hubble, el Telescopio Espacial James Webb ampliará lo que se puede observar en muchos órdenes de magnitud. Se espera que el Telescopio Espacial James Webb proporcione nuevos conocimientos fundamentales e innovadores sobre el cosmos, al igual que el Hubble ya lo ha hecho.

El Telescopio Espacial James Webb opera en la parte infrarroja del espectro, que es invisible para el ojo humano. ¿Será capaz de proporcionar imágenes en absoluto?

A bordo, hay varias cámaras, cuya sensibilidad comienza en el rango espectral rojo. Esto todavía es perceptible para el ojo y se extiende a una longitud de onda de 28 μm. Especialmente las imágenes obtenidas en el infrarrojo cercano se verán bastante similares a las fotos en el rango espectral visible. Sin embargo, es importante recordar que se trata de compuestos de color falso que se traducen al dominio visual.

¿Cómo está involucrado el Instituto Max Planck de Astronomía con el Telescopio James Webb?

Nuestro Instituto es un socio principal del instrumento MIRI. Se trata de una cámara y espectrómetro para el rango de onda larga entre 5 y 28 μm. Todo el instrumento fue desarrollado y construido por un consorcio de institutos de investigación europeos. Los detectores y la máquina de enfriamiento del MIRI provienen de los Estados Unidos. Debido a su experiencia tecnológica, el Instituto Max Planck de Astronomía es responsable de todas las partes móviles, o mecanismos de rueda, que se pueden utilizar para cambiar ópticamente entre diferentes métodos de observación. Otro instrumento en el telescopio James Webb, el espectrógrafo multiobjeto NIRSpec, fue construido por un consorcio industrial europeo liderado por la agencia espacial ESA. La ESA insistió en que el equipo de nuestro Instituto también se encargue del desarrollo del filtro y la rueda de rejilla. Debido a que los mecanismos de las piezas móviles pueden fallar fácilmente, su construcción es particularmente crítica. Por lo tanto, estamos muy orgullosos de haber contribuido con estos sofisticados componentes a la misión. Porque sólo entonces se podrán utilizar los instrumentos a bordo a su máxima capacidad.

¿Cuánto tiempo pasaste construyendo estos componentes? ¿Y tuviste socios?

La construcción de estos mecanismos se realizó junto con Hensoldt, anteriormente Carl Zeiss Optronics, en Oberkochen. El desarrollo fue financiado por la Sociedad Max Planck y el Centro Aeroespacial Alemán. El proyecto comenzó en Heidelberg en el año 2000. La primera fase intensiva de trabajo duró hasta 2012/2013, cuando los instrumentos fueron entregados a la NASA. Sin embargo, hubo repetidos retrasos por parte de la agencia espacial estadounidense. Desde entonces, nuestro equipo ha estado involucrado principalmente en el desarrollo de la tubería de análisis de datos y la preparación para la operación del instrumento. Y, por supuesto, en la definición y preparación de las observaciones científicas del telescopio.

Los componentes deben estar "calificados para el espacio", por así decirlo. ¿Cómo y dónde se realizaron las pruebas pertinentes?

La prueba de los mecanismos y sus componentes para su idoneidad para su uso en el espacio se llevó a cabo en el Instituto Max Planck en Heidelberg, así como en la sala limpia y los laboratorios ambientales de las empresas Hensolt y Carl Zeiss en Oberkochen. Hicimos un uso óptimo de las instalaciones del laboratorio en ambos sitios para llevar a cabo las mediciones largas y técnicamente exigentes a temperaturas extremadamente bajas de alrededor de -266 ° C y para establecer la confiabilidad y el cumplimiento de todos los requisitos de rendimiento para la operación posterior en el espacio.

¿Cuál es el calendario después del lanzamiento? ¿Cuándo esperas los primeros resultados?

Durante las primeras dos semanas después del lanzamiento, se desplegará el gran protector solar y luego el espejo principal con sus 18 segmentos individuales. Después de eso, los instrumentos se enfriarán lentamente a la temperatura de funcionamiento. Esto tomará algunas semanas. Como el instrumento más frío a bordo, el instrumento de onda más larga MIRI tendrá que esperar más tiempo. La puesta en marcha de todos los instrumentos, en la que nuestro equipo MIRI de Heidelberg también está estrechamente involucrado, se completará seis meses después del lanzamiento. A partir de entonces, se pueden esperar resultados científicos. Sin embargo, la "primera luz" para el Telescopio Espacial James Webb llegará antes como parte de la puesta en marcha del espejo principal. Espero que esto sea unos tres meses después del lanzamiento.

¿En qué áreas de investigación esperan obtener nuevos conocimientos de esta misión?

Hay dos áreas en particular: observar las primeras galaxias en el universo poco después del Big Bang y estudiar las atmósferas de los planetas extrasolares. Desde el principio, el Telescopio Espacial James Webb fue diseñado para capturar la emisión de radiación extremadamente débil de la primera generación de galaxias, que debe haberse formado de 100 a 200 millones de años después del nacimiento del universo. Debido al desplazamiento al rojo cósmico en el rango infrarrojo, solo el JWST tiene suficiente sensibilidad para detectar estos objetos desde la cuna de nuestro universo y estudiarlos en detalle.

¿Y la observación de exoplanetas?

Cuando se lanzó el Telescopio Espacial James Webb hace más de 25 años, los primeros planetas alrededor de estrellas distantes acababan de ser descubiertos. En las últimas dos décadas, este campo de investigación ha explotado, y ahora sabemos de varios miles de tales exoplanetas. Después de una época de descubrimientos, ahora podemos estudiar las atmósferas y los orígenes de estos objetos en detalle. El Telescopio Espacial James Webb desempeñará un papel crucial en el estudio de la composición química y las condiciones físicas en las envolturas de gas de mundos tan distantes.

 
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