Lo que el James Webb tendrá que hacer en su primer año de vida

An exoplanet orbiting a star
(Image credit: ESO/M. Kornmesser)

El observatorio espacial más avanzado jamás construido ha llegado a su destino: el segundo punto Lagrange (L2). Lo ha hecho hoy, lunes 24 de enero de 2022 as las 2pm de la Costa Este. El Telescopio Espacial James Webb (JWST) está ahora en un punto un millón de millas desde donde podrá dar la espalda al Sol, la Tierra y la Luna para poder mirar al cosmos como nunca lo hemos visto antes.

Lamentablemente, el James Webb no comenzará sus operaciones científicas hasta  mayo o junio de 2022, cuando se termine de calibrar su espejo formado por 18 hexágonos de berilio cubiertos de oro, con un diámetro de 6,5 metros. Los sensores del Webb están diseñados para fotografiar radiación infrarroja para poder realizar observaciones de las primeras galaxias y cazar exoplaneta.

Aunque es de la NASA, el JWST tiene una lista de tareas con más de 1.100 proyectos ejecutados en 44 países. Estos son algunos de los proyectos más intrigantes con tiempo ya asignado — 8.760 horas en total — del primer año de observaciones planificadas.

El amanecer del universo

In COSMOS-Webb scientists will look deep into a patch of sky already imaged by Hubble.

(Image credit: eyhan Kartaltepe (RIT); Caitlin Casey (UT Austin); and Anton Koekemoer (STScI) Graphic Design Credit: Alyssa Pagan (STScI))

El primero — y más grande — de los proyectos en el primer año será COSMOS-Webb, un programa para hacer un mapa de las galaxias más antiguas del universo, denominado el "amanecer cósmico".

Es probable que los datos de esta tarea tengan ocupados a los astrónomos durante décadas. El instrumento NIRCam apuntará a la misma área de referencia del cielo nocturno que la imagen anterior del Hubble. Esta vez, sin embargo, podremos ver medio millón de galaxias en el infrarrojo cercano y 32.000 galaxias más en el infrarrojo medio.

"Debido a que estamos cubriendo un área tan grande, podemos ver estructuras a gran escala en los albores de la formación de galaxias", dijo Caitlin Casey, profesora asistente de la Universidad de Texas en Austin y codirectora del programa COSMOS-Webb. "También buscaremos algunas de las galaxias más raras que jamás existieron desde el principio y mapearemos la distribución de la materia oscura a gran escala de las galaxias hasta tiempos muy tempranos [del cosmos]".

COSMOS-Webb es parte del programa Webb Treasury, un conjunto de datos que se consideran tan importantes que se pondrán a disposición del público a perpetuidad.

Comprobar si el sistema TRAPPIST-1 System tiene una Tierra 2.0

Seven Earth-sized planets orbit TRAPPIST-1, a small and faint red dwarf star.

(Image credit: NASA/JPL-Caltech)

Webb pronto hará el primer estudio detallado del infrarrojo cercano de la atmósfera de un planeta de zona habitable.

A unos 41 años luz de la Tierra, en la constelación de Acuario, TRAPPIST-1 es una pequeña estrella enana roja con siete planetas del tamaño de la Tierra a su alrededor, la mayor cantidad que conocemos hasta ahora. Tres exoplanetas fueron encontrados alrededor de TRAPPIST-1 en 2016 por el Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) en Chile, luego más por el ahora retirado Spitzer Space Telescope de la NASA.

Ahora es el turno de Webb de decirnos algo que no sabemos sobre estos planetas posiblemente similares a la Tierra, en particular TRAPPIST-1c, que se cree que es rocoso y parecido a Venus.

En el primer año de Webb producirá datos para Hot Take on a Cool World: ¿El trapense-1c tiene atmósfera? and Sondeando el planeta terrestre TRAPPIST-1c para la presencia de una atmósfera.

Otro proyecto, Reconocimiento atmosférico de los planetas TRAPPIST-1, Confirmará si los planetas tienen atmósferas.

Descubrir los misterios del origen de las estrellas

A spiral galaxy with a bright bar structure in its center.

(Image credit: NASA, ESA, ESO-Chile, ALMA, NAOJ, NRAO; image processing: Joseph DePasquale (STScI))

Quizás pienses que los astrónomos ya deberían saber cómo se forman las estrellas y los cúmulos estelares, pero gran parte del universo está oscurecido por el gas y el polvo. El James Webb podrá ver a través de esa 'polución interestelar' por su sensibilidad infrarroja. Un equipo de investigación internacional estudiará las estrellas, los cúmulos estelares y el polvo que se encuentran dentro de 19 galaxias cercanas para añadir los datos al Tesoro de Webb.

La misión se llama PHANGS (Physics at High Angular resolution in Nearby GalaxieS) Survey y reúne a más de 100 expertos internacionales que estudiarán la formación estelar de principio a fin. Según Janice Lee, científica jefe del Observatorio Gemini en el NOIRLab de la Fundación Nacional de Ciencias en Tucson, Arizona, "Webb revelará la formación estelar en sus primeras etapas, justo cuando el gas colapsa para formar estrellas y caliente el polvo circundante". Según los científicos, recogerá datos revolucionarios y provocará importantes avances científicos.

Revelará las lunas de Urano

Uranus and its moons

(Image credit: ESO)

Excepto por un breve acercamiento de la sonda Voyager 2 en 1986, el séptimo planeta está prácticamente inexplorado. Sus 27 lunas aún menos. El JWST estudiará las lunas de Urano, sus orígenes, elementos orgánicos y posible actividad oceánica. El proyecto usará 21 hours del tiempo del Webb para estudiar las lunas de Ariel, Umbriel, Titania y Oberon. 

Los científicos estudiarán estas cuatro lunas — las más grandes — en busca de rastros de amoníaco, moléculas orgánicas, hielo de dióxido de carbono y agua para ver si, como teorizan algunos, podrían albergar océanos subterráneos. Se espera que los datos sirvan para planificar futuras misiones de naves espaciales a Urano y sus lunas.

Medir un agujero negro supermasivo

The spiral galaxy NGC 4151 with a supermassive black hole in its center

(Image credit: NASA, ESA, and J. DePasquale (STScI))

Los astrónomos han encontrado un agujero supermasivo que pesa aproximadamente 40 millones de veces más que nuestro Sol en una galaxia espiral cercana llamada NGC 4151.

Este experimento dirigido por un equipo de la Universidad de Memphis intentará observar cómo un agujero supermasivo — presentes en todas las galaxias — "se alimenta" y afecta a la galaxia circundante.

En el proyecto AGN Feeding and Feedback en NGC 4151, el Webb medirá los movimientos de las estrellas en el núcleo de la galaxia. Cuanto más rápido se muevan las estrellas cercanas, más pesado es el agujero negro porque su influencia gravitacional aumenta.

Cómo hará el James Webb sus descubrimientos

Estos son los instrumentos científicos que el JWST usará para estos y otros proyectos:

MIRI (Instrumento infrarrojo medio): una cámara y un espectrógrafo que ve luz en la región del infrarrojo medio del espectro electromagnético. Principalmente para imágenes de astrofotografía de amplio campo mejores que las del Hubble.

NIRCam (cámara de infrarrojo cercano): para detectar la luz de las primeras estrellas y galaxias. Tiene un coronógrafo para bloquear la luz de una estrella y buscar los planetas que la orbitan.

NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph): para la detección de "primera luz" de las primeras estrellas y detectar exoplanetas cuando cruzan su estrella.

NIRSpec (espectrógrafo del infrarrojo cercano): un espectrómetro para dispersar la luz de un objeto en un espectro. Puede observar 100 objetos simultáneamente.

Jamie is a freelance tech, travel and space journalist based in the UK. He’s been writing regularly for Techradar since it was launched in 2008 and also writes regularly for Forbes, The Telegraph, the South China Morning Post, Sky & Telescope and the Sky At Night magazine as well as other Future titles T3, Digital Camera World, All About Space and Space.com. He also edits two of his own websites, TravGear.com (opens in new tab) and WhenIsTheNextEclipse.com (opens in new tab) that reflect his obsession with travel gear and solar eclipse travel. He is the author of A Stargazing Program For Beginners (Springer, 2015),