El 25 de desembre de 2021 es va llançar el telescopi James Webb des de la base espacial de Kourou, a la Guaiana Francesa, mitjançant un coet Ariane amb destinació al punt de Lagrange L2, un lloc de l’espai situat més enllà de la Terra, a 1,5 milions de quilòmetres de distància, sobre la línia Sol-Terra, on va arribar el 25 de gener de 2022. La seva missió és substituir el telescopi espacial Hubble en l’estudi de les regions més profundes de l’Univers.
Llançament del coet Ariane que transporta el telescopi James Webb
© NASA’s James Webb Space Telescope
Es tracta d’un projecte conjunt (web oficial) de la NASA (Administració Nacional d’Aeronàutica i l’Espai), l’ESA (Agència Europea de l’Espai) i la CSA (Agència Espacial Canadenca) per posar en òrbita el telescopi espacial més gran construït fins ara, 6,5 metres de diàmetre enfront dels 2,4 metres del Hubble. Aquest projecte ha costat més de 10.000 milions de dòlars i 25 anys de feina. El nom del qual, no exempt de polèmica, és en honor de l’administrador de NASA que va dirigir el programa Apollo per enviar els primers astronautes a la Lluna.
Un dels problemes més importants que ha calgut resoldre és el de plegar i desplegar el telescopi per encabir-lo dins la càpsula del coet, una cavitat cilindricònica de 4,57 metres d’amplada i 16,19 metres de llargada, per a la qual cosa es va haver de construir amb segments que es poguessin entaforar a la càpsula i es poguessin desplegar automàticament per formar l’estructura desitjada una vegada arribats a la destinació.
Construcció del telescopi James Webb
© NASA’s James Webb Space Telescope
El mirall principal o primari està format per 18 segments hexagonals fets de beril·li i recoberts d’or amb una superfície col·lectora total d’uns 25 m2, gairebé cinc vegades més gran que la del telescopi Hubble. Aquests miralls, juntament amb la resta d’instrumentació, estan dissenyats per treballar en la zona infraroja i la més vermella de l’espectre electromagnètic, entre 0,6 i 28,5 micròmetres, a diferència del Hubble que treballa entre el principi de l’ultraviolat i el principi de l’infraroig, 0,1 i 2,4 micròmetres.
Atès que tots els objectes emeten radiació a causa de la seva temperatura, per observar a la regió de l’infraroig cal refredar els instruments fins a temperatures tan baixes com sigui possible. Per aconseguir-ho el telescopi està protegit amb un para-sol format per cinc capes aïllants de poliamida d’un gruix equivalent a un cabell humà, recobertes d’alumini i altres materials reflectants que permeten mantenir el telescopi a uns 50 K (uns 223 graus sota zero). Addicionalment, els instruments a bord disposen d’elements criogènics passius que permeten reduir la temperatura uns 40 graus més.
L’interès per l’infraroig prové del fet que aquesta regió de l’espectre és difícil d’estudiar des del sòl i conté molta informació sobre l’origen de l’Univers i altres objectes de gran interès astrofísic. Inicialment, s’han triat quatre grans temes:
- Univers primerenc: Després del big-bang l’Univers contenia un plasma d’electrons, protons, nuclis d’heli i de liti-7. A mesura que es va anar expansionant i refredant, els electrons es van anar recombinant amb els nuclis per formar àtoms, amb la qual cosa l’Univers es va tornar transparent i va permetre que la llum ens arribés i es detectés com la radiació còsmica de fons. En l’origen no hi havia ni estrelles ni galàxies, les quals es van anar formant gradualment. Es pensa que les primeres estrelles eren molt massives i van explotar com a supernoves originant els primers elements químics més pesants que l’heli i els primers forats negres, però mai s’han observat. A causa de l’expansió de l’Univers, la radiació d’aquestes primeres estrelles ens arriba actualment com a radiació infraroja, però inicialment era molt energètica i va provocar la reionització del medi interestel·lar. L’època compresa entre la recombinació i la reionització es coneix com l’època fosca.
- Les galàxies a través del temps. Gràcies al telescopi Hubble se sap que les primeres galàxies eren més petites i grumolloses, i que amb el pas del temps s’han convertit en les galàxies actuals. Aquesta evolució és complicada i no es coneix prou bé. Se sap, però, que les galàxies grans han crescut a expenses de les petites. La reconstrucció d’aquesta evolució serà un dels grans objectius del telescopi James Webb.
- El cicle vital de les estrelles. Les estrelles i els seus sistemes planetaris es formen quan els grans núvols interestel·lars col·lapsen. Aquests núvols són opacs a la radiació visible, però no a la infraroja, per la qual cosa el telescopi Webb en podrà observar l’interior i esbrinar el procés de formació de les estrelles.
- Altres mons. El nombre d’exoplanetes coneguts és d’uns quants milers. Entendre com s’han format, com han evolucionat i trobar-ne de bessons de la Terra són els grans propòsits de l’astronomia moderna. La capacitat per treballar en la regió infraroja de l’espectre serà fonamental per estudiar les propietats de les atmosferes planetàries i trobar compostos químics relacionats amb la presència de vida, ja que a causa de la baixa temperatura emeten en l’infraroig.
A principis de febrer del 2022, el telescopi James Webb va concloure amb èxit l’etapa final del desplegament de tots els seus elements, i ara està en procés de comprovació del funcionament i de calibratge dels instruments. Finalment, les observacions començaran al juny o juliol d’aquest any, si no hi ha cap entrebanc.
De la mateixa manera que ho va fer el telescopi Hubble, el telescopi Webb marcarà un abans i un després en el nostre coneixement de l’Univers.