Comprender planetas fuera de nuestro sistema solar, otra misión del James Webb

El próximo 24 de diciembre, mientras el mundo espera la Navidad, cientos de científicos e ingenieros estarán mirando con curiosidad el cielo. A las 7:20 a.m. de Colombia —si todo sale bien— se lanzará desde el Puerto Espacial de Kourou (Guyana Francesa) el telescopio espacial James Webb. Se trata del observatorio espacial más sensible y con más recursos de la historia, que fue construido gracias a la unión entre la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense. Con objetivos que son de otro mundo, como buscar la luz de las primeras galaxias del universo y analizar la atmósfera de los exoplanetas, el Webb se podría convertir en un hito para la investigación espacial.

Casi un mes después de su lanzamiento, el Webb llegará al lugar que se será su nuevo hogar. Orbitará el Sol a 1,5 millones de kilómetros de distancia de la Tierra, en lo que se conoce como el punto Lagrange 2 o L2. Desde allí, seis meses después, y a través de 18 espejos que alineados se convierten en uno de 6.5 metros, y cuatro instrumentos científicos, mandará nuevos datos.

Puede ver: ¡Impresionante! Fotos de la nave que “tocó” el Sol por primera vez | NASA

Durante el primer año, el Webb dedicará un cuarto de su tiempo a explorar exoplanetas. El Espectador habló con la doctora Knicole Colón, astrofísica y científica adjunta del Proyecto para la Ciencia de los Exoplanetas del telescopio, para conocer qué esperan saber.

Sabemos que parte del trabajo del James Webb será observar exoplanetas; es decir, planetas que orbitan alrededor de estrellas distintas al Sol. Pero especialmente mirará exoplanetas extremos. ¿Qué son?

Se consideran extremos porque no se parecen nada a los que conocemos, a los de nuestro sistema solar. Por ejemplo, hay unos extremadamente calientes, más que las estrellas, y otros con una muy baja densidad, muy hinchados. Queremos saber cómo se formaron. Hay otros principalmente de gas, pero no son estrellas, y otros extremadamente pequeños, más que la Tierra. Hay una gran gama, pero, básicamente, algo extremo es lo que no vemos en nuestro sistema solar.

El módulo científico del telescopio tiene cuatro instrumentos. ¿Alguno de estos es más útil que los otros para analizar exoplanetas?

Todos tienen pros y contras, aunque más que contras es que tienen ciertas especialidades. Pero el Nirspec (el espectrógrafo de infrarrojos cercanos) es el que más se va a utilizar para exoplanetas. Es algo natural, porque el rango de las longitudes de onda que cubre permite obtener mucha información en un solo disparo. Pero todos tienen sus ventajas. Lo que quieres, al final, es obtener datos de todos los instrumentos. Pero sí, el Nirspec será el más usado para los exoplanetas, por lo menos en el primer año de ciencia que hará el Webb.

Usted también ha trabajado con el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS por sus siglas en inglés) y con el telescopio Hubble, una especie de antecesor del Webb. ¿Qué información nos permitirá tener este último que no nos han dado los primeros dos?

Con TESS hay una sinergia muy bonita, porque está destinado a encontrar muchos planetas: está mirando todo el cielo y tratando de encontrar planetas alrededor de las estrellas más brillantes que podamos ver. Así que los objetivos que TESS encuentra también serán objetivos para que el James Webb estudie sus atmósferas. TESS, de alguna manera, solo mide propiedades básicas, como el tamaño de un planeta, pero necesitamos que llegue el Webb y observe ese exoplaneta en detalle: si su atmósfera está compuesta de vapor de agua o de metano, por ejemplo. Esas dos misiones se complementan mucho.

Puede ver: El Telescopio James Webb: inicia la búsqueda de la primera luz

Con el Hubble hay cosas similares. El Hubble es más simple que el Webb, aunque ambos estudian las atmósferas. La diferencia es que el Hubble se enfoca más en la radiación ultravioleta y en las líneas de base de la luz, que es una parte diferente de todo el espectro de luz del que cubre el Webb. Este último identifica mejor las señales de calor térmico, así que de cada uno podemos aprender cosas distintas. En realidad, se complementan.

Uno de los objetivos del Webb será el sistema de siete exoplanetas conocido como Trappist–1. ¿Qué información esperan encontrar?

Sí, son siete planetas y cada uno será observado por el Webb en alguna capacidad, pero no con el mismo instrumento. Esto es solo lo que pasará en el primer año de ciencia, porque aún no está planeado lo que pasará más allá. Con el Webb vamos a empezar a profundizar en conocer cómo es la atmósfera de cada uno, buscando evidencia de moléculas de vapor de agua, metano, dióxido de carbono u otras moléculas de carbono. Se trata de la primera vez que se lograría este grado de detalle porque, aunque el Hubble ya ha observado algunos de estos planetas, como son tan pequeños, sus atmósferas también lo son. Cuando lo ves solo se identifica un poco de luz pasando por una delgada capa de la atmósfera. Pero como el Webb tiene un espejo más grande, la calidad de los datos será mucho mejor.

¿Y hay alguna expectativa sobre cómo son sus atmósferas?

Como son siete planetas que, además, tienen casi el mismo tamaño, uno esperaría que tengan una composición simple, pero la verdad es que no estaremos seguros hasta observarlo. Las grandes preguntas que se pondría responder a través del Webb son: ¿qué tan similares y diferentes son estos planetas entre sí? Si son bastante diferentes, qué significa para potenciales lugares de habitabilidad, porque algunos de ellos podrían tener agua líquida en sus superficies. De nuevo, es algo que debemos investigar porque no es como que podremos encontrar directamente el agua líquida en la superficie, sino analizar sus atmósferas y tratar de identificar cuál es más probable que la tenga.

Y esto es solo durante el primer año que está programado lo que hará el Webb...

Sí. Solo podemos programar las cosas un año a la vez. La idea siempre ha sido, por ejemplo, que la comunidad general pueda proponer objetivos para que el Webb observe. Y, bueno, parte de la razón por la que solo programamos cada año es que en la ciencia las cosas pueden cambiar muy rápido. Se pueden dar muchos descubrimientos al tiempo o, quizá, datos que obtengamos durante el primer año pueden informar o servir para agendar lo del próximo año.

¿Durante ese año ya hay otros exoplanetas que serán objetivo del Webb, además de Trappist-1?

Hay un montón de exoplanetas pequeños, un par de veces el tamaño de la Tierra, que ya fueron descubiertos por TESS. Pero también hay una buena muestra de exoplanetas muy grandes, del tamaño de Júpiter, de los que esperamos obtener buenos datos. Ya hay alrededor de setenta exoplanetas diferentes que el Webb va a observar, que son los que particularmente transitan frente a una estrella, ya que esto permite que el Webb filtre su atmósfera. También hay otro grupo de exoplanetas que observará, unos diez o treinta, a los que se les tomarán fotos; una técnica sencilla para conocer su tamaño. Muchos de estos últimos son exoplanetas jóvenes y muy calientes, así que lo que veremos son solo pequeños puntos rojos con el cielo de fondo. Pero igual hay muchos datos que podremos extraer de eso.

Ahora todo el alboroto está alrededor del lanzamiento. ¿Pero cómo será su rutina personal una vez Webb llegue a su lugar de observación?

Una vez se lance habrá un periodo de puesta en marcha de seis meses. A Webb le tomará alrededor de 30 días llegar a su órbita final y, en el camino, empezará a desplegarse. Durante ese periodo yo estaré en el centro de control de la misión observando y básicamente asegurándome que todo vaya bien. Después viene un tiempo en el que el telescopio se debe enfriar y los 18 espejos se deben alinear, lo que toma tiempo. Durante los últimos dos meses de esa puesta en marcha, es cuando se empezarán a testear todos los instrumentos científicos. Así que en los primeros seis meses mi rol será ayudar a vigilar que todo salga bien. Ya después, durante el primer año de ciencia, buscaré yo misma hacer ciencia. Analizar cuidadosamente los datos que lleguen y escribir artículos científicos, que es lo que estamos entrenados para hacer.

Puede ver: Estos son los avances científicos más destacados del 2021

En casi todos los perfiles que hay en la NASA sobre usted dice que desde pequeña fue fanática de la ciencia ficción. ¿Qué se siente ser parte del equipo detrás de Webb?

A veces no se siente real. Especialmente porque durante el último año y medio he trabajado desde casa. Pero a la final es una grata sorpresa que esta sea mi vida: me debo recordar que este es mi trabajo. Es algo que dice mucha gente, pero trabajar en la NASA fue mi trabajo soñado desde que tenía 12 años. Además, este rol que he tenido con el telescopio Webb es reciente, muchas personas llevan más tiempo trabajando en esto, por lo que me siento supremamente humilde de ser parte de un equipo tan increíble. Simplemente es surreal.

El próximo 24 de diciembre, mientras el mundo espera la Navidad, cientos de científicos e ingenieros estarán mirando con curiosidad el cielo. A las 7:20 a.m. de Colombia —si todo sale bien— se lanzará desde el Puerto Espacial de Kourou (Guyana Francesa) el telescopio espacial James Webb. Se trata del observatorio espacial más sensible y con más recursos de la historia, que fue construido gracias a la unión entre la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense. Con objetivos que son de otro mundo, como buscar la luz de las primeras galaxias del universo y analizar la atmósfera de los exoplanetas, el Webb se podría convertir en un hito para la investigación espacial.

Casi un mes después de su lanzamiento, el Webb llegará al lugar que se será su nuevo hogar. Orbitará el Sol a 1,5 millones de kilómetros de distancia de la Tierra, en lo que se conoce como el punto Lagrange 2 o L2. Desde allí, seis meses después, y a través de 18 espejos que alineados se convierten en uno de 6.5 metros, y cuatro instrumentos científicos, mandará nuevos datos.

Puede ver: ¡Impresionante! Fotos de la nave que “tocó” el Sol por primera vez | NASA

Durante el primer año, el Webb dedicará un cuarto de su tiempo a explorar exoplanetas. El Espectador habló con la doctora Knicole Colón, astrofísica y científica adjunta del Proyecto para la Ciencia de los Exoplanetas del telescopio, para conocer qué esperan saber.

Sabemos que parte del trabajo del James Webb será observar exoplanetas; es decir, planetas que orbitan alrededor de estrellas distintas al Sol. Pero especialmente mirará exoplanetas extremos. ¿Qué son?

Se consideran extremos porque no se parecen nada a los que conocemos, a los de nuestro sistema solar. Por ejemplo, hay unos extremadamente calientes, más que las estrellas, y otros con una muy baja densidad, muy hinchados. Queremos saber cómo se formaron. Hay otros principalmente de gas, pero no son estrellas, y otros extremadamente pequeños, más que la Tierra. Hay una gran gama, pero, básicamente, algo extremo es lo que no vemos en nuestro sistema solar.

El módulo científico del telescopio tiene cuatro instrumentos. ¿Alguno de estos es más útil que los otros para analizar exoplanetas?

Todos tienen pros y contras, aunque más que contras es que tienen ciertas especialidades. Pero el Nirspec (el espectrógrafo de infrarrojos cercanos) es el que más se va a utilizar para exoplanetas. Es algo natural, porque el rango de las longitudes de onda que cubre permite obtener mucha información en un solo disparo. Pero todos tienen sus ventajas. Lo que quieres, al final, es obtener datos de todos los instrumentos. Pero sí, el Nirspec será el más usado para los exoplanetas, por lo menos en el primer año de ciencia que hará el Webb.

Usted también ha trabajado con el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS por sus siglas en inglés) y con el telescopio Hubble, una especie de antecesor del Webb. ¿Qué información nos permitirá tener este último que no nos han dado los primeros dos?

Con TESS hay una sinergia muy bonita, porque está destinado a encontrar muchos planetas: está mirando todo el cielo y tratando de encontrar planetas alrededor de las estrellas más brillantes que podamos ver. Así que los objetivos que TESS encuentra también serán objetivos para que el James Webb estudie sus atmósferas. TESS, de alguna manera, solo mide propiedades básicas, como el tamaño de un planeta, pero necesitamos que llegue el Webb y observe ese exoplaneta en detalle: si su atmósfera está compuesta de vapor de agua o de metano, por ejemplo. Esas dos misiones se complementan mucho.

Puede ver: El Telescopio James Webb: inicia la búsqueda de la primera luz

Con el Hubble hay cosas similares. El Hubble es más simple que el Webb, aunque ambos estudian las atmósferas. La diferencia es que el Hubble se enfoca más en la radiación ultravioleta y en las líneas de base de la luz, que es una parte diferente de todo el espectro de luz del que cubre el Webb. Este último identifica mejor las señales de calor térmico, así que de cada uno podemos aprender cosas distintas. En realidad, se complementan.

Uno de los objetivos del Webb será el sistema de siete exoplanetas conocido como Trappist–1. ¿Qué información esperan encontrar?

Sí, son siete planetas y cada uno será observado por el Webb en alguna capacidad, pero no con el mismo instrumento. Esto es solo lo que pasará en el primer año de ciencia, porque aún no está planeado lo que pasará más allá. Con el Webb vamos a empezar a profundizar en conocer cómo es la atmósfera de cada uno, buscando evidencia de moléculas de vapor de agua, metano, dióxido de carbono u otras moléculas de carbono. Se trata de la primera vez que se lograría este grado de detalle porque, aunque el Hubble ya ha observado algunos de estos planetas, como son tan pequeños, sus atmósferas también lo son. Cuando lo ves solo se identifica un poco de luz pasando por una delgada capa de la atmósfera. Pero como el Webb tiene un espejo más grande, la calidad de los datos será mucho mejor.

¿Y hay alguna expectativa sobre cómo son sus atmósferas?

Como son siete planetas que, además, tienen casi el mismo tamaño, uno esperaría que tengan una composición simple, pero la verdad es que no estaremos seguros hasta observarlo. Las grandes preguntas que se pondría responder a través del Webb son: ¿qué tan similares y diferentes son estos planetas entre sí? Si son bastante diferentes, qué significa para potenciales lugares de habitabilidad, porque algunos de ellos podrían tener agua líquida en sus superficies. De nuevo, es algo que debemos investigar porque no es como que podremos encontrar directamente el agua líquida en la superficie, sino analizar sus atmósferas y tratar de identificar cuál es más probable que la tenga.

Y esto es solo durante el primer año que está programado lo que hará el Webb...

Sí. Solo podemos programar las cosas un año a la vez. La idea siempre ha sido, por ejemplo, que la comunidad general pueda proponer objetivos para que el Webb observe. Y, bueno, parte de la razón por la que solo programamos cada año es que en la ciencia las cosas pueden cambiar muy rápido. Se pueden dar muchos descubrimientos al tiempo o, quizá, datos que obtengamos durante el primer año pueden informar o servir para agendar lo del próximo año.

¿Durante ese año ya hay otros exoplanetas que serán objetivo del Webb, además de Trappist-1?

Hay un montón de exoplanetas pequeños, un par de veces el tamaño de la Tierra, que ya fueron descubiertos por TESS. Pero también hay una buena muestra de exoplanetas muy grandes, del tamaño de Júpiter, de los que esperamos obtener buenos datos. Ya hay alrededor de setenta exoplanetas diferentes que el Webb va a observar, que son los que particularmente transitan frente a una estrella, ya que esto permite que el Webb filtre su atmósfera. También hay otro grupo de exoplanetas que observará, unos diez o treinta, a los que se les tomarán fotos; una técnica sencilla para conocer su tamaño. Muchos de estos últimos son exoplanetas jóvenes y muy calientes, así que lo que veremos son solo pequeños puntos rojos con el cielo de fondo. Pero igual hay muchos datos que podremos extraer de eso.

Ahora todo el alboroto está alrededor del lanzamiento. ¿Pero cómo será su rutina personal una vez Webb llegue a su lugar de observación?

Una vez se lance habrá un periodo de puesta en marcha de seis meses. A Webb le tomará alrededor de 30 días llegar a su órbita final y, en el camino, empezará a desplegarse. Durante ese periodo yo estaré en el centro de control de la misión observando y básicamente asegurándome que todo vaya bien. Después viene un tiempo en el que el telescopio se debe enfriar y los 18 espejos se deben alinear, lo que toma tiempo. Durante los últimos dos meses de esa puesta en marcha, es cuando se empezarán a testear todos los instrumentos científicos. Así que en los primeros seis meses mi rol será ayudar a vigilar que todo salga bien. Ya después, durante el primer año de ciencia, buscaré yo misma hacer ciencia. Analizar cuidadosamente los datos que lleguen y escribir artículos científicos, que es lo que estamos entrenados para hacer.

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En casi todos los perfiles que hay en la NASA sobre usted dice que desde pequeña fue fanática de la ciencia ficción. ¿Qué se siente ser parte del equipo detrás de Webb?

A veces no se siente real. Especialmente porque durante el último año y medio he trabajado desde casa. Pero a la final es una grata sorpresa que esta sea mi vida: me debo recordar que este es mi trabajo. Es algo que dice mucha gente, pero trabajar en la NASA fue mi trabajo soñado desde que tenía 12 años. Además, este rol que he tenido con el telescopio Webb es reciente, muchas personas llevan más tiempo trabajando en esto, por lo que me siento supremamente humilde de ser parte de un equipo tan increíble. Simplemente es surreal.