Para terminar el año

Nos despertamos el pasado día de Navidad con una buena nueva: a las 6 horas y 20 minutos de la mañana despegó exitosamente en el puerto espacial europeo en la Guayana Francesa, un cohete de la Agencia Espacial Europea con el nuevo telescopio espacial de la NASA a bordo. El lanzamiento de dicho telescopio, bautizado como “James Webb Space Telescope”, culminó un esfuerzo de 25 años a lo largo de los cuales el proyecto sufrió de obstáculos administrativos y de sucesivos incrementos presupuestales que lo llevaron a alcanzar un costo final sorprendente, cercano a los 10,000 millones de dólares.

El telescopio James Webb tiene grandes ambiciones. Intenta, por ejemplo, detectar radiación infrarroja que se generó hace 13,500 millones de años -es decir, radiación generada en un lugar tan lejano, que le tomó 13,500 millones de años en llegar hasta nosotros-, y con esto estudiar el Universo en una etapa temprana desde su formación. Intenta, también, estudiar la atmósfera de planetas fuera de nuestro sistema solar.

¿Qué ventajas tiene un telescopio espacial con respecto a otro situado en la superficie de la Tierra? Sabemos que la atmósfera obstaculiza de diversas maneras la observación del firmamento. Puede, por ejemplo, absorber parte de la radiación que proviene del espacio haciéndola difícil o imposible de detectar desde la superficie de nuestro planeta. Esto es particularmente cierto de la radiación infrarroja, que es invisible para nosotros, pero que es de gran interés para los astrónomos. De hecho, el nuevo telescopio espacial tiene como propósito obtener imágenes infrarrojas del Universo. Así, es crucial situarlo en el espacio, por encima de la atmósfera.

El telescopio James Webb cuenta con un espejo de 6.5 metros de diámetro formado por 18 segmentos hexagonales recubiertos de una delgada película de oro. Será colocado a una distancia de 1.5 millones de kilómetros de nuestro planeta -unas cuatro veces la distancia entre la Tierra y la Luna-, en un punto en donde seguirá a la Tierra en su órbita alrededor del Sol. Está diseñado para trabajar a una temperatura de menos 230 grados centígrados. Para lograr esta baja temperatura, el telescopio cuenta con una “sombrilla” de cinco capas de un material llamado kaptón, que lo protege de la radiación del Sol. Con esta protección el telescopio puede alcanzar su temperatura de operación emitiendo radiación hacia el espacio.

¿Cuál es la razón por la cual el telescopio espacial requiere de una temperatura tan baja para operar? La razón es simple de entender, aunque posiblemente no sea aparente a primera vista. En efecto, sabemos que todos objetos, dependiendo de su temperatura, emiten radiación. Esto es evidente a simple vista si, por ejemplo, calentamos un objeto metálico a unos 500 grados centígrados, punto en el que el objeto se podrá al rojo vivo y emitirá una radiación de color rojizo. Si ahora lo enfriamos hasta unos 200 grados centígrados, el objeto aparentemente deja de emitir. Esto, sin embargo, es incorrecto, pues la emisión seguirá existiendo solo ahora en la forma de radiación infrarroja que no podemos ver -lo podríamos comprobar acercando la mano al objeto, sin tocarlo-. Así, sin importar que tan baja es su temperatura, un objeto un objeto emitirá radiación infrarroja en cierto grado.

Pongámonos ahora en el lugar de los diseñadores del telescopio espacial que intentan detectar la radiación infrarroja que llega a la Tierra emitida por objetos muy lejanos. Para esto tuvieron que ser muy cuidadosos con la temperatura a la que operaría el telescopio, la cual debe ser lo suficientemente baja más baja para que la radiación infrarroja que inevitablemente emita no oscurezca la radiación infrarroja proveniente del espacio. De otro modo, el telescopio quedaría prácticamente ciego e inutilizable.

Con todo lo anterior, no es difícil entender que el nuevo telescopio espacial sea un instrumento extremadamente sofisticado, que operará a una temperatura de menos 230 grados centígrados, a una distancia de 1.5 millones de kilómetros de la Tierra, obteniendo imágenes de cómo era el Universo hace 13,500 millones de años. Un instrumento que con seguridad nos permitirá avanzar en la comprensión del Universo. Si bien al sorprendente costo de 10,000 millones de dólares.