Webb completamente desplegado y orbitando L2 (9)
-Siguiendo la ruta del Telescopio Espacial James Webb-
"Como el telescopio infrarrojo más grande del mundo, Webb ofrecerá resolución y sensibilidad sin precedentes de la luz visible de larga longitud de onda, el infrarrojo cercano y el infrarrojo medio. Eso detectará objetos hasta 400 veces más débiles de lo que puede ser observado por los telescopios terrestres y espaciales actuales".
Ha concluido el despliegue de los espejos del Webb. Los mismos, han sido liberados de su posición restringida para el lanzamiento terminando un lentísimo proceso de elevar 12,5 mm las clavijas que los mantenían fijos. El procedimiento que llevo 10 días y más de un millón de revoluciones por parte de los motores controlados por las 20 cajas criogénicas, finalmente ha liberado los segmentos del espejo primario, que ahora están en condiciones de poder alinearse. No solamente se ha liberado los segmentos del espejo primario, sino que también un similar procedimiento se ha realizado con el espejo secundario, que también se había mantenido fijo para el lanzamiento. Por ese motivo son 20 las cajas de comando de los actuadores y 132 la cantidad de éstos últimos. Recordemos que cada segmento posee en su parte posterior 6 actuadores, más el actuador de flexión elevado central denominado ROC (Radius Of Curvature) (actuador de radio de curvatura), por lo que aquí tenemos un total de (7x18) 126 actuadores, a los que se le deben sumar los 6 del espejo secundario. Los ROC también fueron movilizados de su posición de lanzamiento. Si bien el berilio con el cual están fabricados los segmentos es seis veces más resistentes que el acero, los ROC tienen la capacidad de flexionarlos para crear en el espejo primario la curvatura necesaria. Cabe poner en claro, que "radio de curvatura" o ROC no es una denominación específica para estos sistemas, sino que se trata de un nombre y un acrónimo referido a la óptica en general, dirigido a cualquier tipo de lentes.
Sin ningún lugar a dudas, la configuración segmentada en hexágonos será incorporada al diseño de los futuros telescopios espaciales. Una nueva generación de cohetes, con capacidad de transportar cargas útiles más voluminosas, como el SLS de la NASA (15% más poderoso que el Saturno V de las misiones Apolo), es previsible que en el futuro transporte telescopios que superen ampliamente en tamaño al Webb. De hecho, ya hay varios proyectos que están siendo estudiados. Tengamos en cuenta, que la experiencia demuestra que el desarrollo de los mismos lleva muchísimos años de desarrollo.
Después de cinco años de estudio el 26/08/2019 se publicó el informe sobre el telescopio espacial HDST (telescopio espacial de alta resolución), comúnmente conocido como LUVOIR (Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyor). El diseño segmentado escalable se basa en el del James Webb. Esta destinado a suplantar al Hubble con una extensa cobertura de amplitud de onda, podría observar a través de la luz ultravioleta, la luz visible y el infrarrojo cercano. Su posible lanzamiento podría ser para el año 2039. El diseño evolucionó a dos modelos de diferentes tamaños denominados LUVOIR-A y LUVOIR-B con espejo de menor tamaño.
El LUVOIR-A con un espejo primario de 54 segmentos hexagonales ofrecería imágenes 24 veces más nítidas que el Hubble y se aprovecharía de la experiencia del Webb, contando además con un paquete de instrumentos científicos tecnológicamente más avanzado.
Diagrama que presenta la comparación de algunos de los espejos primarios de los telescopios ópticos más destacados en uso y de los que están en construcción.
La segmentación en los telescopios ópticos terrestres se inauguró con el llamado MMT (Multiple Mirror Telescope) (Telescopio de Espejo Múltiple) de Mount Hopkins, Arizona, que utilizaba un espejo compuesto por seis segmentos que formaban un espejo de 4,5 metros, pero que posteriormente fue suplantado por uno de una sola pieza de 6,5 metros (el que se encuentran tercero en la primera columna de la izquierda). Éste fue seguido por los dos del Observatorio W. M. Keck situado en el Mauna Kea, Hawái, con espejos de 10 metros (representados primeros en la cuarta fila desde la izquierda del diagrama) Los tres más grandes de la derecha están en fase de construcción (aunque la misma a tenido retrasos por lo que no entrarán en funcionamiento en las fechas que aparecen en este diagrama). El más grande es el ELT (Extremely Largue Telescope) (Telescopio Extremadamente Grande) en construcción en Chile. Encabezando la fila del medio del diagrama, podemos ver los dos más grandes telescopios ópticos terrestres actuales, el Gran Telescopio Canarias (10,4 metros de diámetro) y el SALT (Southern African Larger Telescope)(10 m). Utilizando la segmentación han conseguido superar el diámetro de los de un solo espejo, donde las técnicas actuales de fabricación están limitadas a 8 metros de diámetro.
En el diagrama de arriba a la izquierda del SALT se puede observar el Hobby-Everly Telescope en el cual se inspiró. Ambos poseen 91 segmentos. El Gran Telescopio Canarias solo posee 36.
El ELT de ESO (European Southern Observatory) (Observatorio Europeo Austral) será casi cuatro veces más grande que el Canarias con su diámetro de 39 metros y un área colectora de 978 m², con 798 segmentos principales, será el ojo gigante de la tierra. Pero si realmente parece grande, se hace necesario comentar que el proyecto inicialmente preveía construir el llamado Overwhelmingly Large Telescope de 100 metros de diámetro. Proyecto que se desechó por lo caro y complejo. El ELT se está construyendo en el cerro Armazones en el desierto de Atacama de chile y se supone que este funcionando para fin de esta década complementando a Webb. Entre los dos se sumergirán en una niebla de hidrógeno y helio, quizás también materia oscura en busca de responder la pregunta de como y cuando se encendió la luz en el universo. En ese momento las primeras estrellas se fueron agrupando formando las primeras galaxias, posiblemente pequeñas y amorfas. Los espejos del ELT no son del extraño, escaso, costoso y peligroso berilio; sino de una vitrocerámica Zerodur (140 toneladas, 132 toneladas solo en el espejo primario). En 1995 el Hubble tomó la icónica foto "Pilares de la creación", que se ha usado incluso para ilustrar como una vez que el Hubble pudo operar en infrarrojo como se veían las estrellas ocultas a través de las nubes de gas y polvo. Ese mismo año el astrónomo suizo Didier Querloz junto con Michel Mayor (los dos Premio Nobel de Física 2016) desde el observatorio de Alta Provenza descubrieron el primer exoplaneta con casi el doble de la masa (1.78) de Júpiter. Los telescopios en la Tierra, hasta ahora han estado limitados a contribuir con sus descubrimientos solo con estos gigantes gaseosos, pero el ELT ampliará las posibilidades y colaborará con Webb en la tarea. De los miles de exoplanetas descubiertos hasta ahora unos 2.700 lo fueron por el telescopio Kepler. De los 4903 descubiertos y confirmados por dos o más métodos de validación hasta fin del año 2021 (hasta la fecha, en el 2022 no se ha confirmado ninguno, aunque hay incluso para confirmar 172 observados en la misión de Kepler K2¹)) hay 186 que son de gran interés. Son a los que se denominan terrestres porque son del tipo rocoso con núcleos ricos en hierro, como en nuestro sistema planetario la Tierra, Marte, Mercurio y Venus. Hay 8460 candidatos sin confirmar y 3677 estrellas con satélites planetarios confirmados. El telescopio James Webb dispone de varias capacidades que permiten la caracterización de exoplanetas. Para los que transitan por estrellas brillantes, el instrumento NIRISS (sensor de infrarrojo cercano) (podrá detectar moléculas en las atmósferas de los exoplanetas) permitirá caracterizar las atmósferas, hasta posiblemente detectando la firma de agua líquida en planetas rocosos. Para planetas en tránsito que estén más distantes, las capacidades de NIRCam, NIRSpec y MIRI permitirán la detección fotométrica y espectroscópica. En NIRCam y MIRI, Webb también tiene capacidad coronagráfica. Estas capacidades le permitirán la detección directa de exoplanetas y el estudio detallado de los discos circunestelares. Pero si existen millones de planetas en nuestro Universo, la pregunta es si ¿estamos solos, o existe vida en otros planetas?. Para buscar una respuesta a esta intrigante pregunta Webb contará con su compañero en superficie, el ELT, un gigante cuya cúpula de 6.100 toneladas se elevará hasta los 80 metros de altura, sobre los 3.000 metros del cerro Armazones a 23 km del cerro Paranal donde se encuentran los cuatro telescopios VLT (Very Large Telescope) (que también se incluyen en el diagrama de arriba).
Aquí se puede ver el coloso ELT comparado con los cuatro telescopios VLT y el Coliseo o Anfiteatro Flavio. A la izquierda la escala de altura.
(De ESO - http://www.eso.org/public/images/e-elt-and-vlt-vsosseum/, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=26437511)
El ELT utilizará el método de velocidad radial, que es inferir la presencia de un planeta a partir de como su atracción gravitacional influye en el movimiento de la estrella madre. Los exoplanetas de más interés, los rocosos, son mucho más pequeños que los gaseosos, por lo que su efecto gravitacional es mucho más débil sobre su estrella. Este tipo de planetas rocosos, cuando se encuentran a la distancia apropiada de su estrella, son los que tienen mayores posibilidades de albergar algún tipo de vida. ELT y el JWST serán medios idóneos para estudiar la composición de las atmósferas de estos planetas y tienen posibilidades de ser los primeros en encontrar vida fuera de nuestro planeta. Está claro que tampoco abandonarán la exploración de nuestros vecinos más cercanos desde el planeta Marte hasta el Cinturón de Kuiper en el sistema solar exterior, más allá de la órbita del planeta Neptuno. La alta emisión en infrarrojo de los planetas Marte, Júpiter y Saturno pueden limitar su observación.
En momentos en que el telescopio James Webb termina de desplegar la última clavija que tenía anclados los espejos, se daba la noticia que el veterano telescopio espacial Hubble, sin perder protagonismo había descubierto una sorpresa. Los agujeros negros son conocidos por devorar su entorno, tal es su poder de succión que no dejan escapar ni la luz. Incluso hasta 1974, tal como relato en la entrada de "La ley de Planck" se pensaba que absorbían totalmente la radiación electromagnética. En ese año Steven Hawking postula la que posteriormente se llamaría radiación de Hawking, que por el momento, se mantienen en el campo teórico. Sin embargo un agujero negro en una galaxia enana según los científicos que operan el telescopio Hubble está contribuyendo al nacimiento de estrellas. La noticia se acaba de publicar en la revista Nature. Se trata de la galaxia Henize 2-10, situada a 39 millones de años luz de la Tierra, en la constelación de Pixsys, también conocida como La Brújula (La Boussole, introducida por Nicolás Lacaile en 1752). No debe confundirse con la constelación de Piscis (Pisces, Los Peces). Henize 2-10 es la primera galaxia enana que se descubre con un agujero negro supermasivo en su centro. Hubble reveló un chorro de gas que se extiende por 230 años luz desde el agujero negro supermasivo del centro de dicha galaxia nutriendo un vivero estelar donde nacen estrellas. La densa nube de gas y polvo que recibe el estallido de gas del agujero negro se convierte en una detonación de nuevas estrellas. Es excepcional este descubrimiento de que un agujero negro pueda crear estrellas en lugar de destruirlas.
Recordemos, como ya lo adelantara en la entrada de "Que es lo que sigue a la Shenzou 13" que China tiene programado el lanzamiento de un telescopio espacial, con un espejo primario de igual tamaño que el del Hubble de 2,4 m, una vez que este completada su estación espacial, ya que con la misma se le suministrará el servicio necesario cuando así lo requiera.
El James Webb ya orbita el punto L2. El 24/01/2022, el Webb encendió sus propulsores por casi cinco minutos (297 segundos), para entrar en su órbita de halo programada a una distancia de 1.460.530 km (907.503,5 millas) de la Tierra. La velocidad del telescopio con éste impulso solo fue incrementada en 1,6 m x segundo (3.6 millas x hora), alcanzando una velocidad de 0,202 km x s (727,2 km x hora), que es la que mantiene en órbita actualmente. También se encendió la antena de alta ganancia con el incremento que esto significa en cuanto a la velocidad de datos, mucho más rápidos en ésta banda K, que en la S que era la que se utilizaba hasta ahora para su enlace con la red de espacio profundo.
A continuación, seguirá el proceso de alinear los segmentos del espejo primario, procedimiento que se estima que llevará unos tres meses. Para comenzar se tomará la foto de una estrella, pero no una, sino una por cada segmento del espejo primario. Estas 18 fotos serán las utilizadas para el alineamiento. Para ser el objetivo de estas, se eligió una estrella muy brillante (de magnitud alta) la nombrada HD 84406 de magnitud 6,7. La clasificación HD, es por el tipo espectral (HD es por Henry Draper, quien realizó en Harvard, a principio del siglo XX, un catálogo de estrellas basado en el tipo espectral) que le asigna una categoría con una letra según el color, equivalente a la temperatura. La HD 84406 es una estrella como el Sol del tipo "G" (amarilla, 6000° C). Hay dos sistemas modernos de catalogación o clasificación más específicamente. Ambos son complementarios. De las detectadas al momento un 70% son del tipo "M" ( unos 3000°) y solo un 4% son "G" como nuestro sol. HD 84406 se encuentra a 260 años luz de distancia en la constelación de la "Osa Mayor" y es demasiado brillante para ser estudiada por Webb, pero será útil para enfocar los segmentos.
¹)- El telescopio espacial Kepler fue lanzado a una órbita solar para buscar exoplanetas, principalmente los del tipo "terrestre" (rocosos y en zona de habitabilidad que podría albergar vida), desde el SLC-17B de Cabo Cañaveral el 6/03/2009 por un cohete Delta II (792510L). Su misión principal fue interrumpida el 15/08/2013 y posteriormente en noviembre de ese mismo año se decidió reactivarlo para una misión extendida llamada K2 (donde Kepler tenía una sensibilidad muy disminuida). El 30/10/2018, después de 9 años y casi 8 meses su combustible se agotó y fue retirado de servicio. Por los datos aportados por el telescopio Kepler los científicos del Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica estimaron en por lo menos 17.000.000.000 los planetas del tamaño de la Tierra que podrían existir solo en nuestra galaxia de la Vía Láctea. En 2006, con el mismo propósito pero con menores capacidades de detección la Agencia Espacial Europea junto a la Agencia Espacial Francesa y otros patrocinantes habían colocado en órbita el observatorio espacial COROT. En el momento es TESS, quién está llevando adelante investigaciones en este sentido. TESS (Transiting Exoplanets Survey Satellite) es una misión de la NASA, dirigida por el MIT.
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