La “foto” más cara del mundo estaba desenfocada y ha habido que solucionarlo a 1,5 millones de kilómetros

El peligro no ha pasado todavía. En diciembre anticipábamos que el mes de enero sería terrorífico, y no tanto por lo que el nuevo año nos tiene acostumbrados, sino porque durante sus 31 días habría que desplegar un ingenio mecánico de 10.000 millones de dólares, en medio del espacio, y con total precisión. Cualquier fallo echaría a perder el proyecto y, con ello, buena parte de la inversión y de las décadas de trabajo. Por suerte, aquella aventura fue un éxito y, como si fuera un barco dentro de una botella, cada uno de sus pares se desplegaron para tomar forma. Lo que no contamos con tanto detalle fue que la pesadilla no había terminado.

Aunque mucho menos terroríficos, los meses que estaban por llegar tenían sus propios retos y, si no se completaban con éxito, el telescopio sería igualmente inservible. Y es que, el telescopio espacial James Webb, que así se llama, todavía se enfrenta a otros dos meses de calibraciones, pero ya nos ha dado dos de las “fotografías” más caras de la historia. De hecho, algunos aficionados se asustaron al contemplar la primera de las “fotografías” enviadas por el telescopio, donde se veían 18 puntos de luz que, en realidad, correspondían a una misma estrella, como si el telescopio se hubiera pasado con las copas. ¿Es posible que la “fotografía” más cara de la historia haya salido movida?

Más grande, por favor

Si queremos anticiparnos a los hechos, hemos de decir que, con susto o sin él, aquella imagen era completamente normal. No podemos decir que fuera buena, pero formaba parte del proceso esperado para calibrar el James Webb. Dicho con otras palabras: no es una mala noticia que la primera “fotografía” multiplique la imagen, la mala noticia sería que la segunda imagen hiciera lo mismo. Pero, para comprender bien qué es lo que estaba ocurriendo, conviene que recordemos cómo funciona el James Webb.

Cuando hablamos de un telescopio nos referimos a un mecanismo que permita concentrar en un pequeño punto aquellas señales que capte y, así, magnificarlas. Así es como nuestro ojo consigue enfocar lo que vemos, una pequeña lente en su interior (el cristalino) cambia su curvatura, como si fuera una lupa flexible, eso hace que la luz se concentre exactamente sobre el fondo del ojo, donde tenemos células capaces de captarla. En un telescopio podemos usar lentes, como es el caso de los refractores, pero también espejos capaces de desviar la luz para concentrarla en un punto. Estos últimos se llaman reflectores y el James Webb es uno de ellos.

Si queremos conseguir un telescopio reflector más potente, entre otras cosas, deberemos aumentar el tamaño de sus espejos. El problema es que, para que funcionen, lentes y espejos han de estar perfectamente pulidos y eso es más complejo cuanto más grande deba ser. Una solución, por ejemplo, es hacer pequeños espejos para colocar uno al lado de otro, como si fueran baldosas hexagonales. De ese modo se logra una superficie mayor y se puede cuidar al máximo la forma del espejo (aunque, por supuesto, esto es una simplificación de una sola de sus ventajas).

Dieciocho espejos, una imagen

El James Webb cuenta con un espejo de 6,5 metros de diámetro, que está formado por 18 paneles hexagonales con una cobertura de oro con 700 átomos de espesor. Cada uno de estos espejos cuenta con 7 motores, uno en cada esquina del hexágono, permitiendo inclinarlo para que concentre la luz en el lugar adecuado, como cuando inclinamos un reloj a proyectar un rayo de sol en la pared. El séptimo cambia ligeramente la curvatura del espejo, ayudando a enfocar la imagen. Estos motores son la clave para entenderlo todo, porque sin ellos sería imposible enviar al espacio un espejo compuesto por 18 facetas y esperar que nos de imágenes claras. Los aficionados saben que cualquier movimiento puede descalibrar las lentes o espejos de sus telescopios y que, si los tienen que transportar en un coche necesitarán dedicar tiempo a recalibrarlos una vez lleguen a su destino. Si pretendemos montar un telescopio en un cohete que lo propulsará a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, tiene sentido diseñar algún sistema que permita mover remotamente cada uno de los 18 espejos para que se coloquen como si fueran uno solo (sin resaltes, ni desvíos, ni discontinuidades…).

La idea es que todos los espejos consigan rebotar la luz a un espejo secundario y eso es lo que consiguieron en la primera imagen del James Webb, lo cual es todo un logro. Sin embargo, un error de unas milésimas de milímetro en los espejos primarios puede hacer que proyecten la imagen en lugares ligeramente distintos del espejo secundario y eso da lugar a que la imagen se multiplique, haciendo que veamos 18 estrellas en lugar de una.

Escobas espaciales

Para hacernos una idea de la precisión que se requiere, cojamos un palo de escoba por su extremo, estirémoslo frente a nosotros como si fuera una lanza y doblemos ligerísimamente la muñeca. Veremos que ese mínimo movimiento ha desplazado unos cuantos centímetros el otro extremo del palo. Ahora imaginemos que nuestra mano es un espejo primario del James Webb y la luz que rebotamos hacia el espejo secundario es como si fuera un palo de escoba de 8 metros de largo. Para concentrar las 18 imágenes en el mismo punto exacto hay que alcanzar una precisión abrumadora, aproximadamente con movimientos del orden de una diezmillonésima parte del diámetro de un pelo humano.

Así que, como vemos, no es que estuviera exactamente desenfocada esa primera imagen, porque los puntos de luz están bien concentrados sobre el espejo secundario, no se ven difusos, el problema es que no todos lo golpeaban en el mismo punto porque estaban desalineados. En cualquier caso, ya tenemos una segunda imagen del James Webb. Concretamente de la estrella 2MASS J17554042+6551277 y ahora solo hay una, no dieciocho. Es más, podemos considerarla como la imagen de infrarrojos con más resolución que hemos tomado nunca en el espacio.

Estas dos imágenes ya son iconos de la ciencia y demuestran que todo sigue según lo planeado en el telescopio espacial James Webb. No obstante, durante los próximos meses, a medida que se enfríe el telescopio, habrá que calibrar el resto de los dispositivos que le permiten tomar imágenes del cielo, por lo que esto solo ha sido un primer paso. Queda muchísimo por delante, pero si los éxitos se siguen sucediendo a este ritmo y con esta calidad, podríamos estar ante uno de los avances más espectaculares en la historia exploración espacial.

QUE NO TE LA CUELEN:

• En este artículo solo hemos hablado del dispositivo conocido como NIRCam, pero hay otros tres instrumentos que se deberán calibrar durante los próximos meses: NIRSpec , NIRISS y MIRI. Cada uno trabaja con tipos de luz ligeramente diferentes, porque recordemos que la luz que ven nuestros ojos es solamente una pequeñísima parte de la que existe. Más allá de ella hay luces más energéticas, como los ultravioletas, los rayos X y los gamma; pero también menos energéticas, como el infrarrojo, las microondas o las ondas de radio. El James Webb, en concreto, se centrará en el infrarrojo, ya que la luz tiende a volverse menos energética al recorrer las grandes distancias que nos separan en el cosmos, por lo que mucha nos llega como infrarroja.

REFERENCIAS (MLA):

• “NASA’S Webb Reaches Alignment Milestone, Optics Working Successfully”. NASA, 2022.