🚀 Si Patelo construyera telescopios
Las tripas del telescopio espacial James Webb esconden algunas pequeñas maravillas de la óptica. Para conocerlas, pasen y vean.
Buenos días, catacrockers:
Mientras escribo estas líneas1, el telescopio espacial James Webb ha abierto sus pétalos hexagonales como una flor helada en la oscuridad. Se encuentra a 1,2 millones de kilómetros de la Tierra y la temperatura del espejo ha descendido por debajo de los -200 °C. En las próximas semanas se seguirá enfriando hasta quedar a un millón y medio de kilómetros, en una posición orbital conocida como punto de Lagrange L2, colocado de espaldas a la Tierra, la Luna y el Sol. Todo para mirar allá donde nunca antes nadie había mirado.
¿Les apetece saber cómo funciona ese inmenso ojo helado que va a cambiar la historia de la astronomía? Pues vengan conmigo ;)
1. Un ojo dorado en la oscuridad
En los últimos días habréis leído de todo sobre el telescopio James Webb y la hazaña técnica y humana que ha supuesto su lanzamiento. Aun así, me gustaría centrarme en algunos aspectos de su funcionamiento básico en los que quizá no todos hayáis reparado.
El primero: ¿cómo capta la luz ese sofisticado y precioso instrumento cuyo espejo, hecho de piezas de berilio, brilla como una extraña joya en el espacio?
Se trata de un telescopio de tres espejos anastigmático, un tipo de disposición que permite captar imágenes más amplias. El espejo, que está compuesto por 18 piezas hexagonales para facilitar su plegado durante el lanzamiento y tiene 6,5 metros de diámetro, capta una enorme cantidad de luz, la envía a un espejo secundario que concentra el haz y la manda de vuelta al interior del telescopio, donde hay otros espejos y estabilizadores que disminuyen al máximo las posibles aberraciones. Aquí se ve bien:
Con esta animación de ‘Smarter Every Day’, de Destin Sandlin, se entiende incluso mejor:
El telescopio dispone de un enorme parasol que protege la equipación óptica de la radiación solar. Se ha enviado a este lugar tan remoto precisamente porque se necesitan esas condiciones, que pueda orbitar en torno a L2 sin que la luz interfiera, y que esté a -240°C, una temperatura cercana al cero absoluto. ¿Por qué? Pues porque, a diferencia del Hubble, se ha optado por observar el universo en la banda del infrarrojo y cualquier radiación alteraría las mediciones.
Lo explicaba Macarena García Marín estupendamente en Sinc hace unas semanas:
…una de las cosas de los telescopios infrarrojos es que necesitan estar fríos, ya que son muy sensibles a la temperatura. Quieres medir cosas muy frías, entonces el telescopio en sí, y los instrumentos tienen que estar fríos.
Telescopios como el Hubble no pueden observar en este rango del espectro porque el calor que emite el propio instrumental interfiere en la toma de imagen. La ventaja de esta estrategia es que permite ver lo que hay detrás de las nubes de polvo cósmico y gas y retroceder mucho más atrás en el espacio y el tiempo. De hecho, si el Hubble llegó a detectar objetos de 12.500 millones de años, el James Webb pretende ir hasta los 13.500 millones de años, cuando el universo tenía menos del 10 % de su edad actual. 🤯 🤯
2. En las entrañas del gran ojo espacial
Volviendo al recorrido de la luz, ¿qué pasa con la imagen una vez que penetra en el propio telescopio? Aquí es reconducida a una serie de cámaras y espectrógrafos, tan sensibles, dicen los técnicos, “que podrían ver una vela situada sobre alguna de las lunas de Júpiter”. Entre ellos, la cámara del infrarrojo cercano (NIRCam), el espectrógrafo (NIRSpec) y el instrumento MIRI, una cámara de infrarrojo medio y un espectrómetro en cuya calibración han participado ingenieros e investigadores del INTA, el CSIC, el Centro de Astrobiología y empresas españolas, por cierto.
Y este último aparato, atentos, viene con una serie de filtros con una mecánica tan preciosa que parecen construidos por el mismísimo Patelo. Este alucinante dispositivo: la rueda de filtros del instrumento MIRI 🤯 🤯 🤯
¿Qué es esta maravilla? Lo explicaban desde el Instituto Max Planck hace unos días en un estupendo hilo. Se trata de una serie de pequeños filtros para captar la luz de diferentes maneras y tomar mediciones muy concretas. Como detalle interesante, todos ellos tienen la misma forma del espejo principal y dentro del instrumento van rotando así:
Si leéis los documentos de su funcionamiento con detenimiento, veréis que uno de los filtros es opaco. ¡Pero entonces no verán nada! - pensaréis. Bueno, lo necesitan precisamente para eso, para tapar la señal y calibrar los instrumentos. 😬
Por supuesto, este juego de multióptico del instrumento MIRI no es tan grande como el propio telescopio. Lo cual lo hace incluso más cuqui. En esta imagen de un señor científico encapuchado podéis comprobar la escala:
Y para haceros una idea de dónde está la rueda de filtros dentro de todo el sistema, este vídeo es perfecto:
Fijaos hasta qué punto hemos avanzado en el conocimiento de las propiedades de la luz y hemos dominado la tecnología que vamos a colocar un ojo robótico de increíble precisión, con un espejo gigante sometido a las temperaturas del vacío cósmico, para observar el principio del universo ¿No es acojonante?
3. Un planeta con ojos nuevos
En las próximas semanas, el James Webb seguirá avanzando hacia su destino mientras se terminan de alinear los espejos con una separación entre sí 5000 veces más pequeña que el grosor de un cabello humano. Si todo sale bien, tomará las primeras imágenes en mayo y las veremos un mes después.
Todos estos maravillosos instrumentos nos van a permitir observar el universo como nunca lo habíamos hecho. “¿Recordáis cómo nuestra visión del cosmos se vio alterada para siempre por el Hubble? ¿Recordáis cómo cambió nuestra visión de Saturno y sus alrededores tras la llegada de Cassini?”, asegura Carolyn Porco. “Preparaos. “Nos enfrentamos a un cambio cognitivo igual de trascendental en la llegada a la mayoría de edad de nuestra especie”
Se completa así aquel viaje del que os hablé en mi libro “El ojo desnudo”. Perdón por la autocita:
Hemos detectado el eco de la primera luz del universo y la humanidad escudriña el cosmos como un gigantesco insecto provisto de todo tipo de ojos; telescopios que registran la actividad estelar en la banda del infrarrojo, el ultravioleta o con ondas de radio, que detectan las explosiones de rayos gamma o rayos X producidas en mundos a millones de años luz de distancia; ojos espaciales que divisan diminutos planetas girando alrededor de remotos sistemas solares o nos descubren que el más insignificante cuadrado del cielo, que en nuestro ojo ocupa lo que una mota de polvo, es una inmensidad en la que flotan millones de galaxias.
¿Y por qué nos da la brasa este tipo con citas de su libro de 2016? - os preguntaréis alguno. Pues porque…
…tengo un anuncio que haceros:
El próximo 16 de febrero de 2022, además de mi nuevo libro “Algo nuevo en los cielos”, Planeta saca a la venta una nueva edición de “El ojo desnudo” (la cuarta), esta vez en rústica, es decir, con tapas blandas. Y con algunas pequeñas actualizaciones.
🥳 🎉 🎊 🍾
Ya sé, ya sé. ¡Qué empacho de hombre! - que diría mi madre. ¡Pero os lo tenía que contar! 😅
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Antonio Martínez Ron, periodista científico y escritor
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