lunes, 11 de julio de 2022

Mis explicaciones sobre el JWST

Con la inminente publicación de las primeras imágenes a color del telescopio espacial JWST, he pensado que sería útil compilar por escrito en el blog todas las explicaciones que he ido haciendo sobre este observatorio a raíz de mi trabajo en el proyecto al estar contratado en el Centro de Astrobiología (CAB) desde enero de 2021. Esta será una entrada larga, pero creo que necesaria porque la mayor parte de mis intervenciones fueron en formato audio, y al pasarlas a texto serán mucho más accesibles.

Cuando empecé el contrato en el CAB tuve que ponerme al día de bastante información de fondo, así que aunque participé en varios episodios del podcast Coffee Break en esos primeros meses (a partir del 302), no dije mucho del observatorio aparte de mi participación en el proyecto y que tenía previsto lanzarse en el mes de octubre.

Así que muchas características básicas del JWST las expliqué por primera vez en una entrevista que me hizo Ignacio Crespo para el podcast Noosfera en julio del año pasado, que quedó bastante bien porque se contaron muchísimas cosas pero sin dar casi nada por sabido, partiendo siempre de primeros principios. El tema de la entrevista era la técnica conocida como espectroscopía de campo integral, pero cuento cómo se usará también con el JWST y muchos otros detalles sobre este observatorio. Puede descargarse en este enlace o escucharse directamente a continuación, y empiezo a hablar de JWST a partir del minuto 9: 

En primer lugar, la necesidad de lanzar el telescopio al espacio se debe a que está diseñado para observar longitudes de onda en el infrarrojo cercano e infrarrojo medio, y la atmósfera terrestre las absorbe y dispersa en ciertos rangos de longitudes de onda. De hecho, los gases de efecto invernadero como CO2, vapor de agua, metano, etc. funcionan precisamente absorbiendo y reemitiendo en otras direcciones la luz infrarroja emitida por la Tierra debido a su propia temperatura.

Porcentaje de la luz de distintas longitudes de onda que la atmósfera no deja pasar, y las moléculas o procesos responsables. Los instrumentos de JWST observan luz en el rango de 0.6 a 28.3 µm (micras). Crédito: HITRAN/Robert Rohde (Fuente)

Mucha gente se refiere al JWST como el sucesor del telescopio espacial Hubble, y esto sería correcto para la parte de infrarrojo cercano que pueden observar ambos (de 0.7 a 5 µm), pero el instrumento para el que he estado trabajando yo observa en infrarrojo medio, con longitudes de onda a partir de 5 µm. En este rango, el telescopio espacial predecesor sería el Spitzer, con un espejo de apenas 85 cm de diámetro (el del Hubble mide 2.4 metros). Gracias a su espejo de 6.5 metros de diámetro, JWST puede observar objetos mucho más tenues y lejanos y con mucha más resolución, pero para ello necesita también un escudo térmico o parasol del tamaño de una pista de tenis que impida que el Sol caliente sus instrumentos (si no, el telescopio emitirá demasiado infrarrojo que impediría distinguir los objetivos astronómicos). Como el lanzamiento se haría en un cohete de sólo 5 metros de diámetro, todos estos sistemas tienen que ir plegados, en una especie de origami espacial que se iría abriendo en una complicada secuencia una vez en el vacío. En el siguiente vídeo puede verse todo el proceso, que duraría un par de semanas:

Toda esta complejidad requirió hacer muchas pruebas en tierra, comprobando los sistemas una y otra vez para que todo saliera bien cuando no haya vuelta atrás, y vigilando que nada se estropease durante los retrasos que se fueron acumulando en consecuencia (cuando hice esta entrevista ya se decía que el lanzamiento tendría lugar "a finales de año"). Y tras lanzarse tenía que llegar a su destino en torno al punto de Lagrange L2 a millón y medio de kilómetros de la Tierra, desplegarse por completo, y también enfriarse. MIRI, el instrumento de infrarrojo medio con el que trabajé, que es el que más frío debe estar (a -267 °C), tardaría cuatro meses en llegar a esa temperatura, con mucho cuidado para que las moléculas de agua que pudiese haber no se condensen en el detector porque el agua emite y absorbe mucho en el infrarrojo medio. Cuando los instrumentos están a la temperatura de trabajo hay que hacer además observaciones de prueba para calibrar todo, porque en Tierra no puede estar desplegado el telescopio entero en una cámara de vacío tan grande. En total transcurrirían unos 6 meses desde el lanzamiento a las primeras observaciones.

El instrumento MIRI tiene un modo de imagen con el que sacar fotos con distintos filtros, uno de hacer espectros de baja resolución con una rendija, otro de hacer coronografía para obtener imágenes de planetas tapando el brillo de su estrella, y también un espectrógrafo de campo integral, que es con el que trabajé yo. Obtener el espectro de un objeto astronómico es algo muy útil, porque, por un lado, los distintos elementos y moléculas emiten o absorben colores correspondientes a niveles de energía concretos de cada uno y permite identificarlos, y por otro, estos colores concretos pueden verse desplazados por efecto Doppler y obtener así la velocidad del objeto que los emite. La forma en que un cuerpo emite luz debido a su temperatura también permite medirla a partir de su espectro, y esto nos diría por ejemplo si una galaxia tiene estrellas jóvenes masivas y calientes o ya sólo contiene las más frías y longevas. Además, la expansión del universo estira la luz mientras ésta viaja por él, aumentando su longitud de onda, así que con un espectro podemos ver en qué época emitió una galaxia la luz que nos llega ahora.

Pero si queremos ver cómo varían la composición química o las velocidades en distintas regiones de una galaxia, nos encontramos con un problema: nuestros detectores son chips de dos dimensiones en los que se proyecta la luz a medir. Si queremos registrar una imagen lo tenemos fácil, pero sólo podremos tener información de sus colores haciéndola pasar por filtros que seleccionen un rango de longitudes de onda concreto cada vez. En cambio, si nos interesa ver de forma detallada qué cantidad de luz llega en cada longitud de onda concreta, tendremos que seleccionar una rendija estrecha de la imagen y esparcir sus colores sobre el chip usando un prisma o una red de difracción (ya que si dispersamos la luz de la imagen entera, se mezclarán en el chip los espectros de las distintas regiones desplazados entre sí). Con un espectrógrafo normal, habrá entonces que tapar toda la imagen menos esa rendija, y luego dedicar mucho tiempo a hacer observaciones con la rendija en distintas posiciones para cubrir el área entera. Un espectrógrafo de campo integral permite hacerlo todo a la vez reorganizando los píxeles de la imagen en una fila (usando espejos, fibras ópticas u otros medios), que entonces se puede separar en colores sobre el chip sin que los espectros de las distintas regiones se mezclen. La siguiente imagen ilustra el proceso con los tipos de instrumentos con cuyos datos he trabajado, que usan espejos para separar la imagen en "lonchas":

Funcionamiento de la técnica de espectroscopía de campo integral. Crédito: ESO (Fuente)

Estas unidades de campo integral suelen obtener imágenes de pocos píxeles, porque la mayoría del área del chip se dedica a las numerosas longitudes de onda y además dirigir la luz de todos los píxeles por caminos distintos requiere más volumen y masa. Esto último hace que sea costoso enviarlas al espacio (aunque el observatorio espacial Herschel tenía una para infrarrojo lejano), pero la cantidad de información que aportan con un solo apuntado del telescopio las hace tan eficientes en comparación con espectrógrafos normales que el JWST lleva dos a bordo: el Medium Resolution Spectrometer (MRS) del instrumento MIRI, para infrarrojo medio, y la unidad de campo integral (IFU) de NIRSpec, en infrarrojo cercano. Tener estos instrumentos fuera de la atmósfera terrestre permitirá, entre otras cosas, estudiar la evolución de las galaxias desde épocas muy tempranas de la historia del universo, de las que nos llega la luz muy desplazada hacia el infrarrojo y sería muy difícil observar en detalle de otra forma, o la formación estelar en galaxias sin que el polvo de esas regiones oculte el proceso sino al contrario, mostrando cómo la enorme variedad de moléculas que lo forman participan en él.

Para hacernos una idea de la complejidad de un instrumento así, el siguiente vídeo muestra el recorrido de la luz en el MRS de MIRI:


Como cuento en una entrada anterior, en noviembre estuve participando en la actividad divulgativa "Somos Científicos y Científicas, ¡Sácanos de aquí!". Allí expliqué que mi trabajo en el Centro de Astrobiología consistía en hacer simulaciones de lo que se observaría al apuntar el MRS a distintas galaxias, y aprender a trabajar con los datos para recuperar la información a pesar del ruido de fondo, defectos en el detector, distorsiones al recorrer la luz todo el camino dentro del instrumento, etcétera. Entre las preguntas que respondí sobre JWST, una era dónde se fabricó: la mayor parte de la contribución es de la NASA, la agencia aeroespacial estadounidense, pero también participan la Agencia Espacial Canadiense (CSA, que aporta tanto el sensor que permite el alineado como el instrumento NIRISS, para estudiar exoplanetas) y la Agencia Espacial Europea (ESA). Esta última contribuye con el instrumento NIRSpec, para espectroscopía en infrarrojo cercano, parte del instrumento MIRI, y también el propio lanzamiento en un cohete Ariane 5 desde la Guayana Francesa. A raíz de otra pregunta conté que el telescopio permanecería a un millón y medio de kilómetros de la Tierra en dirección opuesta al Sol, en torno a un punto en el que la gravedad combinada de la Tierra y el Sol lo mantendrían sin alejarse demasiado, y que mantendría el enorme parasol tapando siempre la luz para poder funcionar a baja temperatura. En el siguiente vídeo las distancias y tamaños no están a escala, pero sirve para visualizarlo:

Otra pregunta consistió en si podría aterrizar en algún planeta, o podría volver a la Tierra tras su misión. Y la respuesta es que el JWST debe mantenerse alejado de planetas para evitar su radiación infrarroja, y además no puede dedicar combustible para volver a la Tierra después porque lo necesita para hacer correcciones de trayectoria durante su misión, ya que su órbita no es totalmente estable. De hecho la misión terminará cuando este combustible se agote, y usarlo para volver significaría sacrificar años de observaciones. Si tras ello acaba llegando a la Tierra guiado por la gravedad, no aterrizaría sino que se desintegraría en la atmósfera como una enorme estrella fugaz.


Aunque el horario de trabajo en el CAB me hacía difícil participar en el podcast Coffee Break, el día 9 de diciembre aproveché que tendría un hueco antes de la fecha prevista de lanzamiento y me uní al programa para explicar todo lo que había aprendido ese año. Puede escucharse a continuación desde el minuto 52:00 hasta 1:24:00, o a través de este enlace:

También se puede ver en YouTube, con mi intervención sobre JWST desde 1:00:45 a 1:47:50 (con una pausa entre 1:04:30 y 1:14:30):

En el blog de Francis Villatoro hay también un resumen breve del episodio entero en formato texto y con imágenes explicativas.

Cuando se grabó este episodio, ya habían trasladado el cohete Ariane 5 al edificio de montaje y cargado el telescopio de combustible, y la siguiente operación sería elevarlo a una altura de muchos pisos para montarlo sobre el cohete. Y a pesar de estas arriesgadas operaciones, el nerviosismo de las personas involucradas no terminaría tras el lanzamiento sino que duraría hasta finales de enero, puesto que JWST pasaría todo un mes viajando a L2 y desplegando todos sus elementos. De hecho, entre lanzamiento y despliegue había 344 pasos que supondrían el fracaso de la misión si cualquiera de ellos falla, puesto que hay elementos importantes que no pueden mandarse duplicados para que la copia asuma sus funciones si fallan (el parasol, los espejos, etc). Y tras ese primer mes, vendrían otros cinco de puesta a punto de todos los instrumentos antes de las observaciones científicas.

Hablé también de más motivos por los que se situaría el telescopio orbitando en torno a L2. Uno es que la Tierra también emite infrarrojos por su propia temperatura, que calentarían el JWST si estuviese situado en su órbita como el Hubble. Yo trabajo con el instrumento de infrarrojo medio, MIRI, que registra luz de temperaturas más frías que el resto, y a pesar de que estará a una temperatura de apenas 6 K (-267 °C) se hace muy difícil observar en las longitudes de onda más largas (28 micras) porque la emisión de fondo es ya muy alta. Por otra parte, el telescopio no se situará exactamente en el punto L2 para aprovechar la sombra de la Tierra, que estaría alineada con el Sol, sino en una órbita dando vueltas en torno a este punto, ya que además de necesitar energía solar para funcionar, al estar a mayor distancia no hay garantía de que la Tierra produzca eclipses totales continuamente. Además, los puntos L1 y L2 no son estables del todo, y un pequeño empujón en dirección a la Tierra o en sentido opuesto lo alejarían sin que volviese por sí mismo, como sí ocurriría si fuese empujado en dirección perpendicular a esta línea imaginaria (es decir, hacia adelante o atrás en la dirección del movimiento de la órbita en torno al Sol). Estos factores hacen que tenga que estar orbitando el punto L2 a una cierta distancia y cada tres semanas hay que hacer una corrección de trayectoria gastando combustible, que estaba preparado para durar unos 10 años en las condiciones esperadas.

En el chat se preguntó por qué no se hace el despliegue en órbita terrestre y una vez seguros de que funciona mandarlo a L2, para poder repararlo si pasa algo, pero lo cierto es que en posición desplegada la estructura es menos capaz de aguantar el impulso necesario para viajar a su destino. Y además ahora mismo no hay ninguna nave que pueda ir a arreglarlo en órbita baja ni la había planeada cuando el telescopio se diseñó, así que sería una maniobra poco útil.

Otro tema que generaba nervios era que, si la trayectoria del cohete en el lanzamiento no fuese muy buena y hubiese que gastar combustible del propio telescopio para corregirla, el tiempo de observaciones podría reducirse a unos 5 años nada más, debido a la necesidad de gastar combustible regularmente para mantener su órbita de trabajo. El precursor de JWST en infrarrojo medio, Spitzer, solucionaba el problema al estar situado en una órbita parecida a la terrestre pero más lenta, de modo que se alejaba cada vez más y la emisión térmica de la Tierra dejaba pronto de molestar. Esta lejanía lo hizo útil para tomar rápidamente medidas de paralaje en eventos de microlensing, además, permitiendo afinar los parámetros de exoplanetas descubiertos por este método.

Todas las observaciones de JWST están programadas desde antes del lanzamiento también, porque hay que planificarlas y cuadrarlas con antelación, pero retrasos en la fecha de lanzamiento determinarán cuándo se puede observar qué. Por ejemplo, algunas de las observaciones que tenía planeadas mi grupo de investigación, y que me encontraba simulando para estar preparados cuando ocurrieran, sólo se podían hacer antes del verano. Pero ahora, debido a los últimos meses de retrasos en la fecha del lanzamiento, habrá que esperar casi un año para que puedan hacerse. El parasol tiene que apuntar hacia el Sol siempre, y eso hace que JWST no pueda inclinarse mucho para apuntar y en cada fecha sólo puede observar una banda concreta del cielo. Esta misión estaba de hecho coordinada con el telescopio espacial TESS, encargado de buscar exoplanetas, y cuya configuración optimizaba las observaciones precisamente en las regiones del cielo que JWST puede observar de forma continua.

Región de la esfera celeste que puede observar JWST en un punto dado de la órbita, debido a la necesidad de mantener el espejo y los instrumentos ocultos por el parasol en todo momento. (Fuente)

Preguntan también si el JWST podrá buscar el Planeta 9 (del que escribí aquí) y respondo que no, porque para buscarlo hay que observar una zona muy grande del cielo y el tiempo de JWST está bastante limitado. Hay regiones del cielo a las que se va a dedicar mucho tiempo de observación, para estudiar galaxias y la evolución del universo, pero ahí ya está todo planificado con antelación. Si se descubre un candidato con observaciones desde Tierra, entonces sí se podrían mandar propuestas de observación para observar ese objeto concreto. Tras esto mencioné la necesidad de tener telescopios infrarrojos capaces de observar zonas amplias del cielo regularmente, de todas formas, para la detección de asteroides peligrosos. Hay uno ya planificado: el NEO Surveyor. Y para buscar vida en otros planetas ocurre lo mismo: habrá primero que buscar candidatos y asignar prioridad a cada uno, para así decidir a cuáles apuntar con el tiempo limitado de JWST.

Los retrasos del JWST también han hecho que algunos descubrimientos que se esperaba que hiciera este telescopio acabasen haciéndose con el interferómetro ALMA, que también puede observar emisión de objetos muy fríos y con desplazamientos al rojo muy grandes, pero aun así las cosas que pueden detectar cada uno son diferentes. ALMA es muy bueno para líneas de emisión producidas por moléculas, pero JWST permite por ejemplo estudiar la emisión que en galaxias cercanas tendría lugar en luz visible (la luz de las estrellas, emisión en nebulosas, etc.), pero en desplazamientos al rojo superiores a un valor de 6 ya se necesita observar en infrarrojo medio para verlas. Además, muchos de los descubrimientos que esperan hacerse no consistirán en apuntar el telescopio a ver qué hay, sino que tienen mucho trabajo previo detrás, y predicciones de qué se vería según distintas hipótesis, para que las observaciones permitan distinguir rápidamente cuál de ellas sería la correcta. Hay áreas de investigación en las que tal vez no habría habido este desarrollo si no estuviese a punto de volverse accesible este rango de observación. Así que muchas ramas de la astrofísica estaban pendientes de que todo fuese bien en el lanzamiento.


Sobre estas fechas también respondí una pregunta sobre el tema en Retrospring, dando más detalles de mi trabajo concreto en el proyecto. Básicamente, como mi contrato terminaría antes de obtener datos reales, mi trabajo consistía en simular observaciones con el Medium Resolution Spectrometer de MIRI de galaxias cercanas con formación estelar y también muy lejanas, para aprender cómo procesar ese tipo de datos y desarrollar técnicas que pudieran aplicarse después a los datos de verdad. Por ejemplo, las fuentes puntuales aparecen bastante extendidas cuando se observan en longitudes de onda de infrarrojo medio, y esto hace que la luz procedente de un objeto pueda superponerse a la de otro cercano, y al medir el espectro de cada uno hay que llevar cuidado de asegurarse de no estar midiendo características del otro por error. Además, la luz infrarroja emitida por el propio telescopio hay que extraerla también de los datos, y estuve desarrollando varios métodos y estrategias para ello.


El 10 de diciembre me atreví a tentar a la suerte y hacer un dibujo que llevaba rondándome la cabeza mostrando el telescopio ya lanzado y desplegado en su órbita de trabajo, asumiendo que todo había ido bien, eclipsando el brillo del Sol y con la Tierra y la Luna visibles. Para que esto último fuera posible, el dibujo está hecho de forma que el campo de visión tiene un ángulo de apenas 20 grados, como si se hiciese la foto lejos del telescopio y ampliando con zoom. Las posiciones de la Tierra, la Luna y la Vía Láctea corresponden aproximadamente con las que tendrían en julio de 2022, cuando empezasen las observaciones.


Durante las semanas siguientes de preparativos el lanzamiento acumuló algunos días más de retraso, y como para los dos episodios navideños de Coffee Break nos grabaríamos respondiendo preguntas de oyentes para ser emitidos en diferido, aproveché para contestar a un par de dudas sobre el futuro observatorio. El primero de los episodios se emitió el 23 de diciembre, y puede escucharse y descargarse en este enlace o bien a continuación, con mi intervención a partir del minuto 4:30: 

Francis Villatoro hizo un gran trabajo resumiendo en su blog todos los temas tratados, pero aquí me extenderé algo más para dejar constancia de los detalles.

En primer lugar, Sergio Barreto pidió que hablásemos de de cómo la tecnología del JWST podría ayudar a precisar el parámetro de Hubble. Si tenemos un espacio que se expande uniformemente, entonces cuando éste duplique su tamaño, una galaxia que se encontraba a distancia 1 de nosotros (en las unidades que sean) pasará a estar a una distancia 2; mientras que una que partió de distancia 2 pasará a una distancia igual a 4 en la misma cantidad de tiempo. Es decir, que la velocidad a la que se alejan las galaxias entre sí debido a esta expansión es proporcional a la distancia a la que se encuentran. El parámetro de Hubble nos da esa proporcionalidad entre la distancia y la velocidad de alejamiento de las galaxias (aunque en realidad es algo más complicado, y corresponde más bien con la velocidad a la que se expande el universo cuando éste tiene un tamaño determinado). Lo importante es saber que para medirlo necesitamos el desplazamiento al rojo de la luz que nos llega de un objeto astronómico (que nos dirá cuánto se ha expandido el universo desde que se emitió), y la distancia a la que se encuentra tal objeto, que a su vez puede calcularse sabiendo su luminosidad original (que decrece con el cuadrado de la distancia) o cómo de grande es ese objeto físicamente. Hay muchas formas de medir este parámetro, y parece que no todas coinciden entre sí. Por ejemplo, al hacerlo a partir de ciertos tamaños característicos en el fondo cósmico de microondas emitido al inicio del universo, sale un valor mayor que determinando las distancias a galaxias más próximas a partir del brillo de estrellas cefeidas y supernovas de tipo Ia.

Las cefeidas son estrellas cuyo brillo varía de forma regular, y su período de variación depende del brillo total de la estrella (para cefeidas de nuestra galaxia, podemos usar paralaje para saber a qué brillo total corresponde cada período). Entonces, si detectamos y medimos cefeidas en galaxias cercanas, nos basta con saber qué tipo de cefeida es y cuál es su período para hallar la distancia a dicha galaxia a partir del brillo aparente que recibimos en la Tierra. Para galaxias más lejanas se usan principalmente las supernovas de tipo Ia, en las que una enana blanca estalla por completo al alcanzar aproximadamente 1.44 veces la masa del Sol, por ejemplo tras haber atraído materia de una estrella compañera. Hay una relación entre el brillo total de estas supernovas y lo que tarda su luminosidad en aumentar y luego disminuir, así que también puede estimarse el brillo real que alcanzó y cómo de lejos está para que nos llegue el brillo que medimos en la Tierra. Esta relación está calibrada con cefeidas medidas en galaxias cercanas con este tipo de supernovas, así que una cosa depende de la otra.

Con JWST podremos refinar mucho lo que sabemos sobre las cefeidas, porque su espejo tan grande proporcionará mayor resolución y así podremos distinguir si el brillo que estábamos midiendo era de sólo una estrella o era mezcla de varias en un cúmulo, y al observar en infrarrojo evitaremos efectos debidos al polvo interestelar y a la composición química que también aumentan la incertidumbre. Además, se podrán medir cefeidas en galaxias más lejanas y por tanto mejorar la calibración de las supernovas Ia. Y a su vez, este tipo de supernovas podrán detectarse a mucha mayor distancia, lo que nos permitirá usarlas para medir el parámetro de Hubble en épocas del universo más tempranas aún. Medir el espectro de estas supernovas también nos aportará información sobre los fenómenos que las originan, porque algunas de ellas podrían ocurrir al interaccionar o colisionar dos enanas blancas y esto podría dar lugar a un brillo diferente al no corresponder a una masa 1.44 veces la del Sol.

Otro tema importante es que en galaxias muy distantes es complicado medir su espectro porque no recibimos luz suficiente, así que en muchas de ellas el desplazamiento al rojo está calculado de forma más tosca, sacándoles fotografías con distintos filtros. Y hay métodos para calcular el parámetro de Hubble que se basan en las distribuciones de galaxias a gran escala, o afectadas por lentes gravitacionales, que se beneficiarán de la capacidad de JWST para medir sus espectros directamente.

A partir del minuto 16:05 respondo preguntas de Cristina Hernández sobre si se podrían haber puesto motores iónicos al JWST para que su combustible durase más tiempo y su misión fuese de más de diez años, porque parecía demasiado dinero gastado para usar este observatorio sólo una década. Este observatorio tiene motores cohete convencionales, de propulsión química, con un sistema de maniobra fina para variar la orientación y que usa hidrazina (que reacciona consigo misma) y otro más potente con hidrazina y tetróxido de dinitrógeno para hacer correcciones de su órbita. Y todos estos propulsores tienen que estar en el lado del parasol que recibe luz solar, porque en el otro están los espejos e instrumentos delicados que podrían verse afectados por los gases emitidos. Esto hace que en el lanzamiento, el cohete no le dé todo el impulso suficiente para llegar a L2 porque si se pasa no hay vuelta atrás, y es el telescopio el que tiene que usar combustible propio para llegar a la trayectoria final con mayor precisión. Esta trayectoria final tampoco es totalmente estable debido entre otras cosas a la influencia de los planetas y la Luna, así que cada tres semanas se hace necesario corregirla. Y por si fuera poco, el viento y la luz solar empujan el enorme parasol cambiando su orientación, algo que puede compensarse haciendo girar en sentido contrario los volantes de inercia, pero cuando alcanzan demasiada velocidad hay que reducirla encendiendo los cohetes de maniobra para compensar el cambio de rotación.

Para realizar todas estas correcciones, habrá que orientar el telescopio entero para que el cohete apunte en la dirección adecuada, ya que están montados en posición fija, y encenderlo durante un cierto tiempo. Y aquí es donde nos encontramos con el gran problema: con cohetes químicos esto puede suponer unos segundos o minutos, pero con motores iónicos podrían ser períodos de tiempo enormes que impidan realizar observaciones mientras tanto, porque aunque son más eficientes que los químicos, su empuje suele ser muchísimo menor (comparable al que ejerce el peso de una moneda en la Tierra). Es posible incluso que con motores iónicos las maniobras sean tan largas que el telescopio tenga que variar su orientación durante las mismas, y eso requeriría gastar combustible de los motores cohete de maniobra de todos modos, porque reaccionan más rápido. En contra del uso de motores iónicos también hay factores como el gran consumo de energía que requieren (el panel solar de JWST sólo proporciona entre 1 y 2 kW), y que los motores químicos son una tecnología mucho más madura y desarrollada, y por tanto más fiable. En resumen, los motores iónicos pueden resultar más eficientes para misiones interplanetarias que pasan mucho tiempo viajando hacia su destino, pero para correcciones orbitales breves y frecuentes no son tan buena opción a no ser que se trate por ejemplo de satélites geoestacionarios, que mantendrán una orientación fija durante toda su misión.

De todos modos, una cosa que es importante aclarar es que la estimación de 10 años de observaciones se hizo teniendo ya en cuenta una cantidad de combustible extra para dar más margen, porque ya se ha visto en otras misiones que la calidad obtenida suele dar para bastante más, pero los requisitos de fabricación de los componentes del telescopio exigían que funcionase todo durante un mínimo de 5.5 años. Y esto puede parecer muy poco, pero hay que poner la duración en contexto. MIRI, el instrumento de infrarrojo medio de JWST, está refrigerado por helio para mantenerse a 6 K y lo hace con un mecanismo novedoso de ciclo cerrado para que el gas no acabe escapando al espacio, y este detalle es el que convierte al combustible en el factor que limita ahora la longevidad del observatorio. Esto no ocurría con los telescopios espaciales anteriores. Entre ellos está el Herschel, que tenía un espejo de 3.5 metros y se lanzó también en un Ariane 5 a L2 junto a la misión Planck, y que para observar el cielo en infrarrojo lejano (55 a 672 µm) mantenía los instrumentos a temperaturas inferiores a 2 K mediante helio líquido. Esta misión tenía una duración estimada de apenas 3.5 años, y finalmente duró 4 años y un mes (de 2009 a 2013) cuando el helio se terminó. Tras ello ya no está en torno a L2 sino en una órbita heliocéntrica, porque suponía menos coste y dificultad que estrellarlo contra la Luna (!). El telescopio Spitzer, del que ya he hablado aquí, también llevaba helio para poder observar de 3.6 a 160 µm, pero a cambio la duración estimada de su misión era de apenas 2.5-5 años (2003-2008). El helio se le terminó finalmente en 2009 tras 5 años 8 meses y 19 días, y desde entonces empezó lo que se vino a llamar su "misión templada", con los instrumentos a 28.7 K y observando únicamente a 3.6 y 4.5 µm. En este modo siguió trabajando muchos años, hasta su apagado en 2020 porque dada su órbita heliocéntrica se iba alejando de la Tierra cada vez más, y las comunicaciones eran cada vez más difíciles. Además de la gran distancia, desde 2016 su posición para orientar la antena hacia nosotros requería un ángulo que dejaba los paneles solares sin apuntar al Sol, funcionando sólo con baterías. Y de haberse lanzado JWST en 2018, Spitzer se habría apagado antes para que los recursos necesarios para operarlo pasasen al nuevo observatorio con mejores capacidades. Antes de Spitzer estuvo también ISO (Infrared Space Observatory), un precursor con un espejo de sólo 60 cm, que observaba de 2.4 a 240 µm, y que duró únicamente 28 meses 22 días hasta que se terminó el helio. Y también merecería una mención especial el observatorio WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer), que se refrigeraba con hidrógeno sólido para hacer un cartografiado de todo el cielo entre 3.6 y 22 µm con un espejo de 40 cm durante diez meses de 2010, pero tras acabarse el hidrógeno se rebautizó como NEOWISE para ponerlo a trabajar estudiando asteroides a sólo 3.6 y 4.6 µm y continúa haciéndolo en la actualidad.

Así que JWST, visto en contexto, está diseñado para durar bastante más que sus predecesores. El refrigerador de circuito cerrado, muy complejo en sí mismo porque tiene que hacer su función sin vibrar demasiado o las imágenes se verían borrosas, permitiría que incluso el instrumento de infrarrojo medio funcionase sin perder capacidades durante los diez años o más que aguantase el combustible, sin necesidad de pasar a una "misión templada" o similar tras los primeros años. Puede que observatorios futuros ya se diseñen con la capacidad de ser reparados y actualizados en órbita o contando con los lanzadores pesados a punto de estar operativos, pero el diseño de JWST estaba supeditado a las capacidades de que disponíamos en su momento y las características del cohete Ariane 5. Y pese a todo ello, supone un paso de gigante respecto a misiones previas.


JWST desplegando su panel solar tras separarse del cohete el día de su lanzamiento. Crédito: NASA/ESA/J. Roger (Fuente)

El 25 de diciembre, por fin, el JWST despegó con éxito, y Daniel Marín escribió en su blog una detallada entrada sobre el evento y el observatorio entero que recomiendo mucho leer para conocer aún más detalles de la misión. Este lanzamiento vino acompañado de más preguntas de oyentes, que respondí en el segundo episodio especial emitido el 30 de diciembre, y que puede descargarse y escucharse en este enlace y a continuación (hay resumen completo por escrito de Francis Villatoro también disponible en su blog):

A partir del minuto 4:14 tenemos una pregunta de Aelio Arce sobre qué ventajas tiene colocar el JWST en órbita de halo en torno al punto L2 frente a colocarlo directamente en L2. Como había explicado anteriormente, un objeto situado en este punto exacto tendría bastante estabilidad al ser empujado en la dirección de la órbita pero inestabilidad si sufre alguna perturbación hacia la Tierra o en sentido opuesto. Y como los cohetes están en el lado diurno, cualquier desplazamiento hacia el exterior del sistema solar no podría compensarse y quedaría a la deriva. Otro factor es evitar la sombra de la Tierra, que no sólo le quitaría luz que necesita el panel solar para proporcionar energía, sino que además el nivel de iluminación no sería constante. El centro de masas del sistema Tierra-Luna no está en el centro de nuestro planeta, y por tanto las oscilaciones de la Tierra debido a la órbita lunar harían que éste ocultase el Sol de forma variable, y mantener la estabilidad térmica del observatorio en estas condiciones es mucho más difícil que si le da el Sol directamente pero de forma constante. Así que la órbita final en torno a L2 es lo suficientemente amplia para evitar la sombra, su movimiento es principalmente en las direcciones más estables en vez de moverse mucho hacia el Sol o en sentido opuesto, y tiene un detalle extra: está diseñada para que siempre le falte un poco para llegar a L2 y por sí solo vaya cayendo hacia la Tierra. En el blog de la NASA, un científico de la misión decía que era de forma intencionada como el castigo de Sísifo. Quieren que JWST tenga que estar cada tres semanas empujando y volviendo a caer, para evitar a toda costa que pase al otro lado y se pierda para siempre (o tenga que darse la vuelta para empujar en sentido contrario, exponiendo al Sol el espejo y los instrumentos y probablemente arruinando buena parte de su funcionalidad).

En el minuto 11:08, Diego nos pregunta sobre la capacidad de JWST de observar decenas de objetos a la vez, algo confundido porque si el espejo puede recoger luz de muchos objetos, entonces tal vez para apuntar sólo a uno podría haberse hecho más pequeño. Aquí primero hay que aclarar algunos conceptos, y es que el campo de visión que puede observar un telescopio no depende del tamaño del espejo. Un espejo más grande permite captar más luz, y también obtener mejor resolución en las imágenes debido a efectos de interferencia entre las ondas que llegan (la difracción). Pero lo que determina el campo de visión (el nivel de "zoom") es principalmente la distancia focal del telescopio, que viene dada por las curvaturas de los espejos y lentes y las distancias que hay entre ellos en el sistema óptico. Con un campo de visión dado, al apuntar el JWST a una zona del cielo sin objetos cercanos, por lo general se verán muchas galaxias a la vez, porque el número de galaxias en el universo es enorme y aunque se mire sólo una región muy pequeña del cielo van a aparecer bastantes. Pero puede que Diego se refiera a otra cosa concreta: algo que se quiere hacer con JWST es aprovechar la cantidad de luz que capta su gran espejo para poder sacar espectros de galaxias muy lejanas. Y como explico arriba, hacerlo con un espectrógrafo normal requiere observar a través de una rendija la galaxia concreta tapando todo el resto del campo de visión, consumiendo mucho tiempo y reorientando el telescopio cada vez si quieren obtenerse espectros de bastantes galaxias de una zona. Para solucionar este problema existen las técnicas de espectroscopía multiobjeto, que en tierra puede hacerse por ejemplo situando una fibra óptica en la posición de cada galaxia y dirigiendo la luz de todas de forma ordenada a un espectrógrafo con una sola observación. El JWST usa algo distinto: el instrumento NIRSpec (Near Infrared Spectrograph) de la Agencia Espacial Europea tiene un panel con 250000 obturadores de 100x200 micras cada uno, la anchura de un cabello humano, que podrán seleccionarse para abrir sólo los que coincidan con las posiciones de galaxias concretas y poder sacar espectros de hasta 100 objetos a la vez, cada uno con rendijas colocadas a medida (y siempre que el espectro de una no vaya a superponerse con el de otra). Justo hace unos días, en el blog de JWST publicaron una imagen de una observación de prueba en la que se ve cómo quedan distribuidos en el instrumento los espectros al usar muchas rendijas:

Imagen de espectroscopía multi-objeto obtenida durante la puesta a punto del instrumento NIRSpec, observando una región cercana al centro de la Vía Láctea con los microobturadores centrados en el gas localizado entre las estrellas. Crédito: NASA/ESA/CSA y el equipo de NIRSpec (Fuente)

Si los objetos a observar son estrellas o de tamaños muy pequeños y su distribución no es demasiado densa en la imagen, otra opción es directamente observar sin rendija y que salgan los espectros de todo. Aquí lo ideal sería orientar el telescopio para que no se superpongan entre sí, pero los instrumentos de JWST vienen preparados para sacar los espectros en dos direcciones perpendiculares para, si hay suerte, tener un espectro limpio en una de ellas si en la otra coincide con otro objeto. Esta es una capacidad que tienen tanto NIRCam como NIRISS (en los enlaces se ven ejemplos de cómo se ven los espectros en los sensores).

El día 30 de diciembre también fui invitado de nuevo por Alberto Aparici a su sección Aparici en Órbita del programa Más de uno en Onda Cero, con motivo del lanzamiento. Quedó un programa muy bonito y divertido, y al ser en vacaciones tuvimos tanto tiempo para nosotros que empezamos antes de la pausa publicitaria que suele preceder a la sección, así que del minuto 6:58 hay que saltar al 12:05. Puede escucharse en este enlace o a continuación:

En el programa contamos que la gente que se dedica a la ciencia lleva mucho tiempo esperándolo porque el JWST empezó a planearse en 1996 y originalmente se iba a lanzar en 2007, y una serie de retrasos y sobrecostes fueron retrasando el lanzamiento y multiplicando su precio a una cifra veinte veces superior a la original. Y de hecho el telescopio lleva construido desde 2016, pero los años hasta el lanzamiento fueron dedicados a hacer toda una serie de comprobaciones para asegurarse de que todo funcionaría bien (y la pandemia lo retrasó todo aún más). Hubo emoción con la fecha de lanzamiento hasta el final, porque se había planeado para el 18 de diciembre pero durante los preparativos se retrasó hasta el 22, luego hasta el 24, y finalmente quedó como regalo de la mañana del 25 de diciembre, día de navidad.

En el programa conté que, de quienes trabajábamos en el proyecto en el Centro de Astrobiología, la mayoría trataríamos con los datos cuando nos fueran llegando, y sólo unos pocos miembros del grupo irían en persona a ocuparse de la puesta a punto de los instrumentos. Expliqué también que con infrarrojos podríamos ver estrellas y galaxias que en épocas muy tempranas del universo emitieron luz visible pero durante el tiempo que tardó en llegar hasta nosotros el universo se expandió, estirando también las longitudes de onda, que nos llegan ahora como luz infrarroja. De hecho la luz más lejana que podemos ver era originalmente de color anaranjado, emitida por gas incandescente a unos 3000 grados, pero desde entonces el universo ha expandido unas 1100 veces su tamaño y la recibimos como microondas (no podemos ver luz aún más temprana porque antes de eso el universo era opaco). Cuando se nos pide especular con las cosas que podrán verse con JWST puntualicé además que, aunque en ciencia nos encanta especular con las posibilidades de las cosas, siempre hay que calcular las consecuencias de dichas especulaciones y luego compararlas con los datos para ver si corresponden con la realidad (no se gastarían 10000 millones de dólares en un proyecto basándose únicamente en especulación sin más). Señalo que, por ejemplo, una de las cosas que querríamos ver sería la formación de las primeras estrellas del universo, algo que no ha podido hacerse todavía.

Se pregunta también si la luz que observará el JWST quemaría si se pudiera recibir en la mano directamente, algo que es fácil de contestar señalando el gran tamaño del espejo: esa luz es tan tenue que sin sus 6.5 metros de diámetro apenas se podría detectar, y se notaría muchísimo menos que el calor del Sol o de la propia Tierra. Otra pregunta, que no podía faltar, es para qué sirve todo esto, o qué impacto tendrá todo lo descubierto. A lo que respondo que el JWST aportará una nueva ventana con la que observar el universo y afectará a todos los campos de la astrofísica hasta ahora: además de galaxias muy lejanas observaremos la formación de estrellas en galaxias cercanas aprovechando que el infrarrojo atraviesa el polvo interestelar; se apuntará a estrellas con exoplanetas para descubrir qué moléculas hay en sus atmósferas cuando pasen por delante y absorban parte de la luz, lo que podría indicar la existencia de una biosfera, etcétera. Otros planetas podrán verse directamente con los coronógrafos de JWST, que ocultarán la luz de la estrella para que su luz no domine la imagen, pero estos serán principalmente gigantes gaseosos jóvenes a mayor distancia de sus estrellas, que emiten luz infrarroja por estar aún calientes tras su formación. Para ver exoplanetas con detalle en su superficie sin mandar sondas a sus sistemas solares, una opción sería mandar un observatorio a más de 500 unidades astronómicas del Sol para usar su gravedad como lente gravitacional que magnifique su imagen. Pero de momento la información que obtenemos de ellos es a partir de sus espectros, o de los cambios en la cantidad de luz que nos llega según su rotación, que permite hacer mapas aproximados (esto se hizo con Plutón antes de que la New Horizons tomase fotografías detalladas a poca distancia). Y hablando de Plutón y los planetas me preguntan si considero si Plutón es uno o no… a lo que respondo que si lo consideramos planeta, entonces el sistema solar tiene cientos, y si no lo es, tiene ocho descubiertos. Cualquiera de esas dos opciones podría ser válida, pero decir que en el sistema solar hay nueve planetas si incluimos Plutón sí que sería incorrecto, porque entonces muchos otros cuerpos también cumplirían con las condiciones para entrar en esa categoría.

Sobre la forma tan extraña del telescopio, se comentó que todo venía dado en primera instancia por las 6.5 toneladas que podía poner el Ariane 5 en esa órbita como máximo. La forma de "antena parabólica" en vez de tubo es más fácil de entender si se piensa en los observatorios terrestres de ese tamaño, que vienen dentro de una cúpula pero si se quita tienen también esa estructura formada por el espejo primario y secundario. En el momento de emisión del programa, parte del parasol ya había empezado a desplegarse y el espejo se había elevado dos metros sobre la plataforma para dejar espacio a las cinco capas que lo componen, y ese día tocaba desplegar una especie de alerón que compensa parcialmente la rotación que el viento y la luz solar impartirán a la "gran cometa" que forma el enorme parasol. Por entonces ya se había anunciado que el lanzamiento en el cohete europeo fue mejor de lo esperado, cumpliendo con la trayectoria óptima a la perfección, pero todavía quedaban muchos pasos del despliegue que tenían a todo el mundo nervioso. De hecho, bromeo con que cuando se manda una misión a Marte, la secuencia de descenso y aterrizaje se conoce como "los 7 minutos de terror", mientras que quienes trabajábamos con JWST sufriríamos un "mes entero de terror" hasta que llegase a L2 con todo bien desplegado. Y finalizamos haciendo referencia a los más de 30 años que lleva funcionando el telescopio espacial Hubble para preguntar cuánto durará JWST, así que volvemos a explicar que la distancia a la Tierra y las limitaciones de masa no permitieron diseñarlo para ser reparado en órbita como el Hubble ni añadir mucho combustible porque supondría sacrificar capacidades científicas. Pero terminamos con una nota de esperanza, porque el lanzamiento fue tan perfecto que se ahorró combustible del telescopio para viajar a L2 y podría durarle "significativamente más" que los 10 años estimados inicialmente. Ahora sabemos que la cifra es de unos 20 años de operaciones o tal vez más (!!).


Tras un mes de tensión desde el lanzamiento, en el que se desplegaron todas sus estructuras siguiendo la compleja secuencia, el 24 de enero el telescopio espacial James Webb llegó a su órbita de trabajo en torno al segundo punto de Lagrange del sistema Tierra-Sol. Y cuando ya empezaron las tareas de alineado de sus espejos, me preguntaron por Twitter por qué está hecho de hexágonos. La respuesta es que así son fáciles de encajar entre ellos y la forma resultante es aproximadamente circular, lo que aporta una cierta simetría. Y esta simetría es importante, porque así sólo hay que fabricarlos con tres tipos de curvatura distintos: los 6 centrales son todos iguales, los 6 de las puntas del hexágono son también idénticos entre sí, y lo mismo ocurre con los 6 restantes.

Imagen tomada por NIRCam de la estrella usada para el alineamiento de los espejos de JWST. Crédito: NASA/STScI (Fuente)

Durante los meses siguientes el telescopio se fue enfriando a la sombra del parasol, fueron publicándose imágenes del proceso de alineado, terminó el alineado completo de todo el espejo respecto al instrumento NIRCam, y se procedió al alineado respecto al resto de instrumentos de infrarrojo cercano mientras MIRI seguía enfriándose. Pero yo estuve bastante ocupado para hacer divulgación hasta las vacaciones de abril, en las que tuve un hueco para participar de nuevo en un episodio de Coffee Break. En este empezamos a hablar de JWST a partir de 1:37:30, y puede descargarse y escucharse a través de este enlace o bien a continuación (y, como siempre, todos los temas tratados están resumidos en el blog de Francis Villatoro):

Y puede vérsenos en vídeo en YouTube, con la discusión sobre JWST a partir de 1:47:58:

Aquí empezamos comentando la ilusión del público con las imágenes mostrando que el espejo ya está alineado, y cómo la gente que trabaja con MIRI estaba todavía esperando a que se enfriase y sólo ahora había llegado a su temperatura de trabajo. Además de empezar algo más tarde para evitar vibraciones durante el alineado, enfriar el instrumento MIRI es un proceso muy delicado que tiene que hacerse poco a poco, regulándolo con calentadores parea evitar la formación de hielo en el detector que arruinaría las observaciones porque las moléculas de agua absorben y emiten mucho infrarrojo. Mi trabajo en esos meses se estaba centrando precisamente en desarrollar técnicas para extraer el brillo infrarrojo de fondo producido tanto por la temperatura del propio instrumento y el espejo como por la propia luz zodiacal, del polvo distribuido por el sistema solar. Es una cantidad de luz infrarroja considerable incluso con el instrumento a menos de 7 K, así que sin enfriarse sería mucho peor. También añadí que a pesar de las noticias, el alineado no estaba finalizado sino que se había hecho para el resto de instrumentos y faltaba incluir MIRI en la optimización, porque lo que resulte más favorable para un instrumento podría no serlo para otro. El alineado final de los espejos de JWST sería una solución de compromiso entre todos los instrumentos para hacer la mayor cantidad de ciencia posible, y tenía una complejidad increíble en sí mismo: de cada segmento individual del espejo se ajusta la altura respecto al soporte, el ángulo, y también se modifica la curvatura, para obtener la mayor precisión (y evitar lo que ocurrió con el Hubble, que se lanzó con el espejo pulido con una curvatura errónea y no se podía modificar). Tras el alineado todavía falta la puesta a punto de todos los instrumentos y los diversos modos de observación de cada uno. MIRI por ejemplo tiene una zona grande del campo de visión (74x113 segundos de arco) para obtener imágenes, otra más pequeña con coronógrafos, una pequeña rendija para hacer espectroscopía a baja resolución espectral, y la unidad de campo integral con la que trabajé yo (que tiene un campo de visión bastante pequeño, un cuadradito de 3 segundos de arco de lado en las longitudes de onda más cortas y de 7 en las más largas).

En el programa comentamos que para saber si has hecho un descubrimiento o no, hay que conocer muy bien primero todos los efectos producidos por el propio instrumento, y este período de puesta a punto unido a trabajos de simulación como el que hacía yo en el CAB van dirigidos a ello. De hecho las simulaciones permiten saber exactamente qué características reales tenía el objeto antes de pasar por todos los efectos e imperfecciones que pueden degradar la imagen y el espectro durante la observación en el propio instrumento. El software de procesamiento de los datos de JWST, por cierto, está desarrollado en Python y puede descargarse de la propia página de forma pública. Dicho software (la "pipeline" de procesado) está preparado para funcionar con todos los modos de observación del telescopio, asignando unas tareas u otras según la información que incluya el archivo de los datos. Aunque si se quiere personalizar o aplicar de un modo distinto porque se ha visto que mejora los resultados, será algo que cada grupo de investigación haya desarrollado por su cuenta, como ocurrió con mi trabajo, y esa parte sí podría ser accesible sólo a quienes trabajan directamente con ella. Respecto a los datos observados por JWST, habrá observaciones que los liberen inmediatamente y otras que tarden más, con un período exclusivo en el que sólo tendrán acceso las personas que dedicaron el tiempo y trabajo a proponer y planificar cada observación. Mencionamos que JWST mandará a la Tierra más de 60 GB de datos al día, y tras eso comentamos también que las especificaciones técnicas de los componentes informáticos en misiones mandadas al espacio a veces pueden parecer algo anticuadas, pero es que la miniaturización de componentes los hace más vulnerables a fallos causados por los impactos de rayos cósmicos, la tecnología tiene que estar muy probada y garantizada cuando se finaliza el diseño (que puede ser años antes de acabar la construcción), tampoco puede consumir mucha energía porque ésta es limitada, etc.

Por último, hablamos de la necesidad de cambiarle el nombre al telescopio. James Webb fue el administrador de la NASA durante los años de desarrollo de las misiones Apolo, no un científico que hiciera contribuciones en el campo de investigación de la astrofísica, aunque se puede argumentar que tuvo un papel en que la NASA no dejara de lado completamente la ciencia para centrarse en exclusiva en la carrera espacial. Sin embargo, otra cosa de la que se encargó fue de las políticas para investigar y despedir a empleados sospechosos de homosexualidad, tanto en la NASA como en su trabajo anterior como subsecretario de estado del Departamento de Estado de EEUU. La justificación para ello era que, como esa orientación sexual no estaba aceptada socialmente, espías soviéticos podrían usarla para chantajear a empleados de la NASA y forzarles a revelar secretos a la URSS bajo amenaza de arruinarles la vida haciendo público este detalle. Aprovechamos para recomendar la serie For All Mankind, que cuenta una historia alternativa en la que la URSS llega a la Luna antes que EEUU y la carrera espacial no termina, pero está muy bien hecha tanto en el apartado técnico como social y se ve también este tema. La elección de James Webb como nombre para el telescopio, además, fue una decisión unilateral del administrador de la NASA en 2002, Sean O'Keefe, a pesar de que el reglamento de la NASA establecía que estas misiones debía nombrarlas un comité (y además este telescopio es una misión internacional, no únicamente de la NASA). Hay quien podría señalar que es mejor separar las opiniones personales de alguien y sus contribuciones al mundo de la ciencia, pero en este caso las purgas de empleados homosexuales era parte de su contribución a la NASA, que es lo que se homenajea con el nombre de la misión, así que esta distinción no se aplicaría. Otro factor que refuerza la necesidad del cambio de nombre ha sido la actuación de la NASA en todo este asunto: al mismo tiempo que anuncia los esfuerzos que hace por incrementar la diversidad de su fuerza de trabajo y lo positivo que es este aspecto, trató las protestas y peticiones de cambio de nombre como un tema al que dar carpetazo y del que dejar de hablar cuanto antes. En 2021 la agencia accedió a realizar una investigación sobre el papel de James Webb en el despido de empleados homosexuales, pero mientras esto tenía lugar se realizó un cambio de marketing de la misión en el que se sustituyeron todos los logos, cuentas de redes sociales, direcciones de páginas web, hashtags oficiales, etcétera cambiando las siglas JWST por la mención explícita al apellido Webb (posiblemente para hacer como con el telescopio espacial Hubble, al que poca gente se refiere como HST). Por un lado esto demostraba que un cambio de nombre y material promocional era perfectamente factible, pero por otro indicaba que la posición de la agencia se oponía totalmente a ello. Y de hecho, en octubre el administrador actual de la NASA hizo una brevísima declaración de que no habían encontrado nada que justificase cambiar el nombre, pero no se publicó informe alguno ni información extra al respecto. Y en marzo de 2022, tras una petición a través de la ley de transparencia de EEUU se liberaron 400 páginas de documentos relativos a dicha investigación, que mostraban no sólo que ésta había revelado que la contribución de James Webb a la purga de empleados homosexuales fue peor de lo que se pensaba sino que las opiniones de personas investigadoras y empleadas por la NASA pertenecientes a la comunidad LGBTQIA+ estaban siendo sistemáticamente ignoradas por personal de la agencia ajeno a ella. Hace poco se publicó un documental de 40 minutos que explica todo este asunto, también muy recomendable. Y por lo general, quien está en favor de renombrar el telescopio se sigue refiriendo a él con las siglas JWST en vez de utilizar el nombre completo o el apellido.


Imágenes de la puesta a punto de JWST obtenidas con el modo de observación MIRI-MRS, con el que estuve trabajando durante mi postdoc en el Centro de Astrobiología. Crédito: NASA, ESA y el Consorcio MIRI (Fuente)

Después de este programa terminó el alineamiento completo del telescopio y se publicaron más imágenes, continuó la puesta a punto de los instrumentos, el telescopio recibió el impacto de algún micrometeorito, salieron nuevas imágenes y datos del modo MRS de MIRI, y se publicaron algunas imágenes de aperitivo mientras los instrumentos terminaban de ponerse a punto y la fecha de las primeras imágenes públicas se aproximaba. Durante este tiempo participé en dos programas más de Coffee Break, pero la temática no se centró en el JWST, que siguió poniendo a punto sus instrumentos de cara a las primeras observaciones.


Y para finalizar, algo que puede resultar también interesante es mi intervención en el segundo programa de Ciencea como puedas, ya que se centró en nuestras investigaciones y los problemas que tuvimos en ellas, y aproveché para contar lo difícil que resultó trabajar en mi tesis con observaciones en infrarrojo medio del Gran Telescopio Canarias en el Roque de los Muchachos, en La Palma. Esa explicación puede servir para entender mejor la necesidad de poner telescopios de infrarrojos en el espacio, y además en la parte final del programa hablo con más detalle de mi trabajo con las simulaciones para MIRI-MRS en el Centro de Astrobiología. El episodio puede verse íntegro aquí y a continuación, con mi intervención a partir de la marca de tiempo 1:07:30.


lunes, 20 de junio de 2022

Scenio: Ciencea como puedas

Desde hace unos meses pertenezco a la comunidad de divulgación científica Scenio, bastante centrada en medios audiovisuales y gráficos y en la difusión de conocimiento por redes sociales. Hace ya tiempo que venía siguiendo la pista al contenido que producen, y pensé que podría ser interesante participar en alguno de sus programas si consideraban útiles mis conocimientos de astrofísica, ciencia ficción y similares. Y de hecho, el año pasado ya participé en algunos directos en el Twitch de ScenioTV con el programa Enciérrate con la ciencia, siendo una experiencia muy satisfactoria y que repetiría encantado. En cierto modo, aparecer en retransmisiones por Twitch fue bastante similar a mi participación en el podcast Coffee Break: Señal y Ruido, cuyas grabaciones se emiten en directo por YouTube desde hace unos años. Cada vez que participo en un episodio de este podcast, por cierto, lo sigo enlazando en esta entrada del blog como siempre, pero la web del proyecto no incluye los vídeos de estas retransmisiones en directo. Desde que estoy en Scenio, no obstante, cada vez que participo pongo una entrada también allí con el vídeo correspondiente y algún enlace extra.

Logo de Scenio
Como digo, mi idea original al unirme a la comunidad era participar de vez en cuando hablando de astrofísica como invitado en algún programa creado por otras personas, especialmente dada la falta de tiempo libre que tengo con mi trabajo actual. Y cuando hace unos meses se hizo una reunión para hablar de la temporada de este año en ScenioTV y proponer ideas de programas, me presenté voluntario para participar en varios. Uno de ellos, propuesto por Sergio Escamilla, no consistiría únicamente en divulgar resultados científicos, sino en hablar más de cómo es la realidad de la investigación; de qué caminos se pueden seguir para llegar a trabajar en esto, qué problemas pueden darse en el mundo académico, etcétera. Yo, con el doctorado ya terminado, en mi segundo contrato postdoctoral, y habiendo reflexionado bastante sobre estos temas en los últimos años, comenté que podría tener bastante que aportar si participaba. Otra persona que se apuntó voluntaria para hablar de estos asuntos fue Amanda Ramón, doctoranda y divulgadora como Sergio.

Lo que ocurrió a continuación debería haber sido previsible: sin saber muy bien cómo, al final acabamos asignados los tres como co-creadores y organizadores de este programa. Así nace Ciencea como puedas, donde trataremos de contar qué supone ser científic@ joven en España, combinando nuestros puntos de vista y diferentes trayectorias académicas. Sergio es graduado en biotecnología, tiene un master en neurociencias, y realiza un doctorado sobre la enfermedad de Alzheimer. Amanda es arquitecta, y en su doctorado se dedica a realizar modelos digitales de edificios. Por último, yo mismo soy doctor en física y mi especialidad es la astrofísica observacional, centrándome en estudiar galaxias con espectroscopía de campo integral en los últimos años.

Cartel del programa Ciencea como puedas

El programa tendrá una periodicidad mensual, y en principio el horario que tenemos asignado los viernes de emisión es a las 19:00 CEST, con una duración de un par de horas. Antes de cada emisión lo anunciaremos en redes sociales, y estaremos atentos a ellas por si hay preguntas que queráis que respondamos. Y una vez en directo, por supuesto, se puede participar escribiendo por el chat de Twitch. Si no es posible seguirlo cuando grabamos, siempre puede verse en diferido en el canal de Twitch durante las siguientes dos semanas, y en el canal de YouTube de ScenioTV con posterioridad.

En el primer programa, emitido el 3 de junio, contamos a qué nos dedicamos cada uno y también cómo han sido nuestras respectivas trayectorias académicas hasta el momento. A raíz de esto aprovechamos para hablar de las dificultades que hay para realizar un doctorado cobrando por tu trabajo, todo lo que supone pedir un contrato postdoctoral una vez terminada la tesis, y unos cuantos temas más. En la ronda de preguntas se discutió también sobre la elección de carrera o cursos FP, salidas profesionales que tengan poco que ver con la carrera o tesis hecha, algunas pinceladas sobre cómo está estructurada la carrera investigadora, comparación entre varios países, la percepción social de la ciencia, etcétera.

En principio iré añadiendo en esta entrada los programas que vayamos emitiendo cuando se cuelguen en YouTube, para tener fácil acceso a todo lo que discutió.

¡Espero que los disfrutéis!

miércoles, 15 de junio de 2022

Mis ilustraciones en Cultura con C de Cosmos

El Centro de Astrobiología, en el que he estado trabajando el último año y medio, tiene un proyecto interdisciplinar de divulgación científica a través del arte, la poesía y la música. Se llama Cultura con C de Cosmos (C³), y su objetivo principal es contribuir a romper la separación tradicional entre ciencias, artes y humanidades, ya que todos esos aspectos forman parte de la cultura de nuestra sociedad. Esta última edición se centra en la posibilidad de la existencia de vida en otros mundos, y para invitar a la reflexión se han organizado actividades de divulgación científica, se ha preguntado a personalidades del mundo de la cultura qué les inspira esta posibilidad y qué obras artísticas reflejan esas sensaciones, se ha escrito sobre la presencia de esta idea en la historia del pensamiento y sobre la astronomía en la historia del arte, se ha recopilado música con temática astronómica, y muchas cosas más.

Logo del proyecto Cultura con C de Cosmos

La directora del proyecto, Montserrat Villar, forma parte también del departamento de astrofísica en el Centro de Astrobiología, así que a lo largo de estos meses he podido mantener conversaciones interesantes con ella. Y resulta que un día mencioné a raíz de C³ mi afición por crear arte de temática espacial tanto a lápiz como usando programas de animación y renderizado 3D, como puede verse en mis galerías de DeviantArt y ArtStation, y mis ilustraciones le gustaron bastante.

Enseguida me preguntó si tendría algún dibujo de Saturno, puesto que estaba preparando una entrada con reflexiones de Christiaan Huygens incluyendo un dibujo suyo del planeta, y quería complementarlo con una ilustración moderna que sirviera de comparación. Afortunadamente, por el año 2009 me dediqué como hobby a representar en 3D los planetas Júpiter y Saturno con sus sistemas de lunas, manteniendo sus tamaños y órbitas correspondientes a escala, y llevaría relativamente poco tiempo conseguir mapas de mejor resolución de sus superficies para aplicarlas a la geometría ya preparada desde entonces y crear la imagen necesaria. Una vez hecho, me dediqué a mejorar un poco por mi cuenta mi representación de Titán, cuya bruma de material orgánico forma varias capas en la mesosfera que son visibles en las imágenes reales pero en la mía estaban ausentes. Como esta luna fue descubierta por el propio Huygens, se decidió incluir también esta imagen acompañando al texto. El resultado puede verse en COSMOSTHEOROS. Conjeturas relativas a los mundos planetarios, sus habitantes y sus producciones.


Otra propuesta de Montse fue crear en la página del proyecto una galería de imágenes con mis ilustraciones más relacionadas con la astrobiología, que constituiría una sección propia de la web. Para ello la selección fue bastante variada, incluyendo dibujos que hice para mi tesis doctoral, algunos más recientes pero aún no publicados, uno de 2009 y algunos más, pero también acabé mejorando y creando representaciones en 3D especialmente para la ocasión, sobre lugares tan prometedores para la vida como las lunas Encelado y Europa en torno a Saturno y Júpiter respectivamente. Incluso acabé añadiendo como colofón una representación de un exoplaneta lleno de vida que creé originalmente para mi charla en Amazings Bilbao 2012 (ahora Naukas) sobre cómo descubrirlos y estudiarlos. Para evitar que quedaran algo inconexas, escribí un texto que sirviera como hilo conductor entre todas ellas, y también funciona como breve artículo de divulgación sobre el campo de la astrobiología en general. Todo ello está disponible con las imágenes en alta resolución haciendo clic en AstroIllustrare.

La luna Europa en torno al planeta Júpiter, con Ío entre ambos

Por supuesto, animo a no quedarse sólo en mis contribuciones sino disfrutar también del resto de contenidos en la web del proyecto, que constituyen un gran trabajo por parte de todo el equipo. ¡Espero que os guste!

sábado, 11 de diciembre de 2021

Somos científicos y científicas, sácanos de aquí

En noviembre estuve participando en Somos Científicos y Científicas, Sácanos de aquí, una actividad de divulgación dirigida a estudiantes de instituto y organizada en colaboración con la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT). Como indica su nombre, consistía en sacar un poco al personal investigador de nuestro ámbito usual de trabajo para que adolescentes de diversos centros pudieran ver cómo somos realmente como personas, a base de preguntarnos lo que fuese: tanto sobre a qué nos dedicamos como cuáles son nuestros intereses, cómo es nuestra vida diaria, nuestra opinión sobre temas diversos, etcétera. Al final del evento, la persona que más votos recibiera del conjunto de estudiantes recibiría un premio de 500 € para dedicar a un proyecto de divulgación propio.

Dichas preguntas podían hacerse en dos modalidades distintas: en chats de media hora en la que toda un aula de instituto hablaba al mismo tiempo con el personal investigador que se conectase en ese momento, o bien mandándonos las preguntas directamente para que respondiéramos de forma más sosegada y en diferido. Ambos modos tienen sus ventajas y desventajas, claro. Por ejemplo, los chats proporcionaban una mayor cercanía y probablemente sean más efectivos para cumplir el objetivo de mostrar que quienes se dedican a la investigación suelen ser personas normales y muy diversas, en vez de seguir los arquetipos estereotipados que son bastante comunes en los medios. Las preguntas en diferido, en cambio, permitían respuestas más detalladas que no da tiempo a elaborar en el ritmo tan rápido de los chats. 

En todo caso, la interacción estaba siempre basada en texto, un formato que a esas edades se domina bastante por las aplicaciones de mensajería instantánea, y fomenta la participación de quienes podrían decidir no preguntar nada por vergüenza, timidez u otros factores. Además, de este modo se puede transmitir mucha más información entrecruzada durante los chats, se evitan los numerosos problemas técnicos y de acceso a ancho de banda que ocurrirían en formato vídeo, y se garantiza la protección de la intimidad del alumnado menor de edad en todo el proceso.

Antes de continuar, quiero señalar que la actividad volverá a repetirse en marzo de 2022, de modo que si alguien quiere apuntarse enlazo aquí la información para el personal investigador y la información para docentes de centros educativos que quieran participar. Eso sí, habrá que tener en cuenta que la selección dará prioridad a centros públicos y situados en zonas rurales, donde se encuentra el alumnado con menos posibilidades de acceso a actividades de divulgación, museos, visitas a universidades, etcétera. La actividad este año contaba también con una novedad respecto a ediciones anteriores: el personal investigador participante tiene la oportunidad de recibir formación en comunicación científica, impartida y certificada por la Unidad de Educación de FECYT.

Personalmente me resultó muy gratificante, aunque por mi horario laboral pude participar en muy pocos chats y me centré principalmente en las preguntas en diferido. Y la verdad es que éstas resultaron ser muy parecidas a las que compilé aquí hace unos diez años cuando usé otra plataforma online para responder cuestiones de quienes me seguían en redes, así que fue una experiencia bastante familiar. Pero esta actividad tenía como añadido que se nos pedía rellenar un perfil con bastante información sobre nosotros mismos y nuestro trabajo, para que el alumnado tuviese una mejor idea de qué preguntas hacernos. Así que, debido a eso, creo que ahora mi perfil allí contiene la mejor descripción de cómo me ha ido yendo este año en el Centro de Astrobiología trabajando para el instrumento MIRI del telescopio espacial James Webb. Lo recomiendo a quien tenga curiosidad.

La web de la actividad también recopila todas las preguntas que respondí durante esas cuatro semanas, y la verdad es que había de todo. Por supuesto, al haber dicho que era astrofísico recibí algunas sobre agujeros negros (qué hay en su interior, cuántos hay en el cielo), también varias sobre el JWST (dónde se fabricó, dónde se situará, si podría ir a algún planeta tras su misión), sobre relatividad, la evolución del universo, qué colores aparte del infrarrojo y ultravioleta nos resultan invisibles, si puede una persona daltónica estudiar esta carrera, o qué fue lo que más difícil me resultó cuando la hice. Pero además la plataforma permitía mandar preguntas a todas las personas a la vez, y de este modo nos llegaron cuestiones sobre la financiación de la ciencia (cuánto cobramos, si nos pagan aunque no hagamos descubrimientos, si hubo dificultad al respecto por la pandemia), sobre nuestros estudios (de qué hicimos el trabajo de fin de grado, consejos para estudiar nuestra carrera), nuestras aspiraciones en investigación (si hemos desarrollado nuestra propia teoría, en qué lugar del mundo nos gustaría trabajar, qué nos resulta más satisfactorio de nuestro oficio, si soñamos con ganar un premio Nobel), nuestras frustraciones (qué hacemos cuando las cosas no salensi el trabajo nos llena lo suficiente), la percepción social de la ciencia (si nuestra investigación podría considerarse vital, tuvimos apoyo de nuestra familia, nos han reconocido alguna vez por la calle, el efecto de series como The Big Bang Theory, actitudes de la sociedad que no nos gusten, estereotipos sobre los adolescentes), anécdotas sobre nuestro trabajo (descubrimientos inesperados, robos de información), y nuestra opinión sobre el futuro (el de nuestro planeta y si llevando todos una dieta vegetariana mejoraría, avances científicos próximos o argumentos de ciencia ficción plausibles). Incluso nos llegaron preguntas sobre religión y filosofía, sobre la existencia de extraterrestres, bioquímica en general, hábitos de alimentación, y con qué figura histórica nos gustaría poder hablar.

La verdad es que todas estas preguntas nos ayudaron también a quienes respondíamos a ampliar nuestra amplitud de miras, y se nos acabó haciendo corto. Personalmente me estoy planteando si volver a apuntarme para la sesión de primavera, pero algo que he decidido con seguridad es reabrir mi perfil en CuriousCat, una plataforma en la que también se pueden hacer preguntas de todo tipo y donde tengo unas cuantas ya contestadas. [ACTUALIZACIÓN: a los pocos días de poner esto CuriousCat dejó de funcionar y me abrí también un perfil en Retrospring]. Si me sigues en redes y tienes alguna cuestión que querrías que respondiese sin la limitación de caracteres de Twitter y de modo que quede recopilada sin perderse en la inmediatez que rige en otras páginas, junto a los comentarios de este blog es también un buen sitio. Espero veros por allí.