Listo para observar el Universo: completada la alineación óptica del telescopio espacial James Webb

Por Daniel Marín, el 30 abril, 2022. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • NASA ✎ 117

Apenas cuatro meses después de su lanzamiento, el telescopio espacial James Webb (JWST) ya ha completado la alineación de su compleja óptica y está listo para comenzar sus observaciones científicas, aunque todavía debe enfriarse un poco más. Además, todos los instrumentos científicos están en buen estado y han mandado imágenes de prueba que confirman la perfecta alineación de la óptica. Con el fin de comprobar el perfecto funcionamiento de los instrumentos, el equipo del telescopio escogió un campo estelar en la Gran Nube de Magallanes, la galaxia vecina de la Vía Láctea, para disponer así de un campo con una elevada densidad de estrellas.

Comprobación de la calidad de la imagen de los instrumentos científicos y las cámaras de guiado (FGS) del James Webb. La imagen de la NIRCam ha sido tomada a 2 micras, la de NIRISS a 1,5 micras y la de MIRI 7,7 micras. NIRSpec es un espectrómetro, pero es capaz de tomar imágenes de calibración como esta (NASA/STScI).

El proceso de alineación comenzó el 2 de febrero y ha constado de siete fases. Primero se identificaron las 18 imágenes creadas por cada segmento del espejo primario. Una vez identificadas, se pasó a la segunda fase, en la que se alinearon poco a poco los segmentos hasta que las imágenes convergieron. En la tercera fase se creó una única imagen a partir de las que proporcionaban los segmentos (en este proceso también se ajustó y alineó el espejo secundario). La cuarta y quinta fase fueron críticas y consistieron en alinear todavía más las imágenes de cada segmento hasta que el error en el apuntado fuese inferior a la longitud de onda de la luz observada. La cuarta fase de «alineado grueso» —coarse phasing— se repitió tres veces y en ella se corrigió el error en el desplazamiento vertical de los pistones de cada segmento usando el espejo secundario. La quinta fase de alienado fino —fine phasing— también ha tenido lugar tres veces, justo después de las etapas de ajuste grueso, y en ella se eliminó el resto de errores de alineado, aunque empleando los elementos ópticos correctores de cada instrumento en vez del espejo secundario. Como en las anteriores fases de alineado, para este proceso se utilizó la cámara NIRCam de infrarrojo cercano

Los instrumentos del JWST, incluida NIRCam (NASA).
Secuencia de alineación de la óptica (NASA).
Otro diagrama para entender el proceso de alineado (NASA).
Modelo a escala del espejo primario (1:6) usado para ensayar las técnicas de alineamiento (NASA).
El campo de cada instrumento, con NIRCam en el centro (ESA).

Por este motivo, la sexta y séptima fases incluyeron al resto de la instrumentación y extendieron el proceso al campo de visión de los otros instrumentos científicos, repitiendo un alineado fino para cada instrumento. En este punto, es importante recordar que el JWST es un telescopio de óptica activa, así que nunca «terminará» de alinear su óptica. Cada cierto tiempo se repetirá el alineado fino para ajustar la posición y forma de cada segmento del espejo primario y cada instrumento también será calibrado para obtener las mejores imágenes y espectros. Una vez completada la crítica fase de alineado, el JWST entra ahora en la etapa de puesta a punto de los instrumentos de cara a que comiencen las primeras observaciones científicas este verano. Mientras, el enfriamiento de la óptica está casi completo, pero todavía quedan unos pocos segmentos por encima de los 40 kelvin, por lo que, aunque quisieran, el equipo del telescopio no puede obtener ya mismo las mejores imágenes de calidad científica, sobre todo en el infrarrojo medio (que observa el instrumento MIRI). Los espejos del JWST están hechos de berilio, que tiene la enorme ventaja de no deformarse con los cambios de temperatura, pero, como contrapartida, es un metal que tarda mucho en enfriarse. Eso sí, el instrumento MIRI de infrarrojo medio ya ha alcanzado la temperatura de funcionamiento de 7 kelvin gracias a su refrigeración activa.

Modo «caliente» y modo «frío» según la orientación del James Webb (NASA/STScI).
Movimientos máximos permitidos por el JWST (NASA).
Región del cielo que podrá observar el JWST en un momento dado (NASA/ESA).

Por otro lado, el equipo del telescopio todavía tiene que comprobar las características del vehículo según su orientación con respecto al Sol. Aunque el sistema pasivo de cinco capas ha sido diseñado para que el lado no iluminado del telescopio esté a —233 ºC, una temperatura necesaria para observar en el infrarrojo, esta temperatura no será constante y variará ligeramente según la orientación del vehículo. Recordemos que el JWST puede observar en todo momento un «anillo» de la bóveda celeste que va cambiando a medida que el telescopio gira alrededor del Sol. La posición «neutral», con el Sol tras la cubierta térmica, se denomina «modo caliente», mientras que cuando se inclina con un cabeceo de más o menos 45º es el «modo frío», ya que, paradójicamente, la óptica está más alejada de la luz solar. En las próximas semanas los encargados del James Webb lo situarán en modo frío con un cabeceo de +40º durante tres semanas y luego lo pondrán en modo caliente para comprobar el régimen de temperaturas y su impacto en las imágenes obtenidas. No cabe duda de que estamos ante un gran logro de la NASA, pues ni siquiera en sus predicciones más optimistas se pensaba que el proceso de alineado pudiese realizarse de forma tan impecable y prácticamente sin que surgieran problemas de relevancia. Ya queda menos para que el James Webb descubra los secretos del Universo primigenio.

Detalle de la imagen de calibrado del instrumento MIRI (NASA/STScI).
Comparativa de las imágenes de calibración del JWST de MIRI con las obtenidas por el WISE o el Spitzer (NASA/STScI/https://twitter.com/AndrasGaspar).


117 Comentarios

  1. Esta joya que es el James Webb nos enseñará muchísimas cosas sobre el Universo. Y yo que viendo tanto retraso y que no era reparable como el Hubble no me creía que fuese a salir bien… Enhorabuena a la NASA.

  2. El berilio, lo que tiene de ligero lo tiene de pobre conductibilidad térmica. Pero cuando este a la temperatura adecuada también le costara volver a calentarse así podrá aguantar mas tiempo en «modo caliente».

    Vamos a ver estrellas tipo M a patadas. Son las más comunes pero también las más difíciles de observar.

        1. Hummm, la mayoría de las enanas rojas son «M dwarfs», no?. Hay enanas marrones que caen en tipos espectrales M, pero tenía entendido que la mayoría eran clasificadas como L o T (y en algún caso suertudo, Y).

  3. Me ha sido muy grato acudir a la Danipedia para leer como estaban las cosas en 2008 respecto al desarrollo de este lanzador propuesto , creo, ya en 1993.

    https://danielmarin.naukas.com/2008/12/10/angara-y-baiterek/

    Por eso el trabajo constante de Daniel es tan interesante y por ello explicar lo que está pasando en el desarrollo de los lanzadores y planes espaciales está por encima de las míseras intenciones de los terráqueos. No comunicar y comentar el lanzamiento de hoy sería infame.

    Gracias.

  4. Y esto es una imagen de prueba… cuando se ponga en serio más nos valdrá abrir las entradas bien agarrados a la silla porque aún así, igual nos caemos de culo.

    Al final, tanto retraso, tensión, enrevesado diseño y demas, ha merecido la pena, los sobrecostes… bueno, en eso corramos un tupido velo y ya veremos dentro de un buen monton de años (espero)

  5. Me pareció muy enteresante el siguiente artículo. No conozco mucho de la estructura de los telescopios ¿Qué opinan de lo que propone el autor?

    http://www.jimstoneindia.com/pagesq22022/webboflies.html

    La idea que propone el autor es que el telescopio James Webb ha tenido dificultades en sus imágenes. Sito el corazón de su idea :
    «The Webb telescope only has three supports crossing the main mirror to hold the secondary mirror. Because of this, all images from the Webb telescope should have three pointed stars. The Webb telescope cannot produce an image of a star with 8 points, as was released as a Webb telescope photo. Watch this video, it very efficiently shows exactly what I am talking about. The video shows telescope physics and why the images come out of a telescope they way they do, it does not point out what is wrong with the Webb photos but that should be easy to figure out after watching this and looking at what I posted(…)»

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Por Daniel Marín, publicado el 30 abril, 2022
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