El telescopio ‘James Webb’

De la protagonista de esta imagen, la estrella que está en su centro, sabemos poco más que su distancia, su brillo o la velocidad a la que se mueve (medida por el telescopio espacial Gaia). En la constelación de Draco, está aquí mismo, a tan solo 2.000 años luz de distancia en nuestra galaxia y, hasta hace unos días, pocos seres humanos la habían mirado. Haber sido elegida por el equipo de James Webb Space Telescope para el alineado del telescopio la ha hecho famosa. Protagonista absoluta de la imagen infrarroja de mayor resolución jamás tomada desde el espacio, prueba que el telescopio Webb está operativo y que funciona tan bien como esperaban los modelos más optimistas. Solo hay que fijarse un poco y mirar el detalle de las galaxias que se detectan a su alrededor para darse cuenta de ello.

Podríamos observar esta estrella mañana mismo antes del amanecer desde un observatorio en el hemisferio Norte: el observatorio del Roque de los Muchachos en La Palma, por ejemplo. Para ello podríamos utilizar también un telescopio segmentado. De hecho, algunos de los telescopios más grandes en la Tierra usan espejos segmentados. GRANTECAN es uno de ellos y Webb es el primero en hacerlo en el espacio. Webb tiene un telescopio primario, el grande que recoge la luz, de 6,5 metros, compuesto de 18 segmentos hexagonales. GRANTECAN mide 10,4 metros y tiene 36 segmentos. Para que estos telescopios segmentados funcionen como una única estructura recolectora de luz hay que mover y ajustar de manera muy precisa cada una de sus partes. No es sencillo hacerlo en telescopios terrestres, la semana pasada se mostró el primer intento a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra. Y salió bien.

Es importante recordar que para poder poner a Webb en su órbita hubo que meterlo en cohete, someterlo a vibraciones tremendas y desplegarlo después en el espacio. Ahora hay que ajustarlo para que todo funcione. Primero hay que posicionar cada uno de los segmentos y el espejo secundario, el pequeño que recoge la luz del primario para enviarla a los detectores, de tal manera que se eliminen las aberraciones ópticas. Hecho esto, se inclinan cada uno de los segmentos de modo que la luz de todos ellos se concentre en un punto. A eso se le llama apilado de imagen.

Después, se ajusta el pistón de cada uno de los segmentos para que actúen como si fuesen un único espejo. En todo este proceso es importante conocer la forma que tiene el telescopio en cada momento y para eso sirve “el selfie” del espejo primario. Conociendo la forma del telescopio (definida por la posición de cada uno de los segmentos) y sabiendo como la luz está llegando al detector se puede, por análisis de Fourier, corregir los errores de alineado.

Esto es lo que se acaba de hacer con NIRCam, que se conoce como el sensor de frente de onda del observatorio. En otras palabras, el detector capaz de medir como la luz está llegando al detector. Se utiliza en estos primeros pasos porque tiene campo de visión amplio y, además, puede operar a temperaturas más altas que los demás instrumentos. No se puede perder el tiempo mientras el telescopio se enfría hasta la temperatura a la que tiene que operar para ser más eficiente.

¿Y qué viene después? Pues durante las próximas seis semanas tienen que alinear el resto de instrumentos científicos. Para entenderlo mejor, podemos poner el ejemplo de un telescopio terrestre. Cuando los astrofísicos llegamos al telescopio, el instrumento que necesitamos ya está colocado y listo gracias a los equipos que trabajan en los observatorios. Hay instrumentos que se retiran físicamente del telescopio para colocar otro diferente e instrumentos que simplemente necesitan que se reajuste parte de la óptica para que la luz llegue a ellos y nos proporcionen los datos.

En el caso de Webb, todas las cámaras ven el cielo al mismo tiempo, aunque no la misma zona del cielo, y, obviamente, no se pueden quitar y poner físicamente las cámaras. El siguiente paso para dejar el telescopio listo para que se puedan hacer las observaciones científicas es ajustar el telescopio para que al cambiar un objetivo de una cámara a otra se obtengan imágenes nítidas y enfocadas en todos los instrumentos (NIRCam, NIRSpec, NIRISS y MIRI).

Para ello hay que conocer con precisión las posiciones relativas de todos los campos de visión. Eso es exactamente lo que están haciendo con Webb ahora mismo, medir estas posiciones. En este proceso, el instrumento de infrarrojo medio de Webb, MIRI, será el último en la fila para ser alineado, ya que todavía hay que esperar a que el enfriador criogénico llegue a su temperatura de funcionamiento final, justo por debajo de los siete grados por encima del cero absoluto.

Pero volvamos a la estrella, a la protagonista. Su nombre, TYC 4212-1079-1, nos dice que tiene entrada en el catálogo de Tycho, por tanto fue observada con el satélite Hipparcos de la Agencia Espacial Europea, lo que significa que es una de entre las 2,5 millones de estrellas más brillantes del cielo. Tiene un segundo nombre, también sencillo de recordar, 2MASS J17554042+6551277, lo cual quiere decir que fue observada en el mapeado del cielo en infrarrojo que realizaron una serie de pequeños telescopios de 1,3 metros en Mt. Hopkins and CTIO, Chile, conocido como 2MASS (Two Micron All Sky Survey). Para que Webb pudiera apuntarla, había que conocer su posición con precisión y su brillo. No se nos olvide el largo camino que hay detrás de cualquier hito. El viaje al pasado, al descubrimiento de miles de millones de estrellas en una galaxia, empieza por una sola.