Koriel
Madmaxista
Con años de retraso y miles de millones de dólares por encima del presupuesto, el telescopio espacial James Webb (JWST) a menudo es objeto de bromas. De los webcomics satíricos a las críticas más mordaces, el proyecto insignia de la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense es un objetivo fácil. Sin embargo, muchos argumentarían que esos retrasos y preocupaciones presupuestarias son simplemente indicativos del alcance sin precedentes del telescopio y sus ambiciones vertiginosas. Cuando se lance, con suerte, el 31 de octubre, será, con mucho, el observatorio más grande y sofisticado jamás enviado al espacio. JWST estará preparado para revolucionar nuestra comprensión del universo desde su elevada posición a unos 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, más allá de la órbita de la luna. Pero, ¿qué hará realmente el telescopio que justifique las décadas de esfuerzo y gasto para que despegue?
La semana pasada nos enteramos. El 30 de marzo, el Space Telescope Science Institute (STScI) en Baltimore reveló las propuestas seleccionadas para los programas General Observer (GO) para el primer año de funcionamiento de JWST, o Ciclo 1. Constituyen la mayoría de las observaciones que realizará el telescopio durante el Ciclo 1. abarcando todo, desde buscar atmósferas en exoplanetas rocosos cercanos hasta sondear las primeras galaxias del universo. Los proyectos podrían comenzar en esta época el próximo año, después de un despliegue de alto riesgo posterior al lanzamiento del espejo gigante segmentado de 6,5 metros y el protector solar de varias capas del telescopio, así como una fase posterior de seis meses de puesta en servicio de sus instrumentos.
Una vez que se realiza el trabajo de preparación, las observaciones del ciclo 1 pueden comenzar correctamente. Una parte de los estudios iniciales de JWST, unas 460 horas, se dedicarán a los programas de ciencia de lanzamiento temprano (ERS) diseñados para poner a prueba los instrumentos del telescopio. Se dedicarán casi 4.000 horas a los programas de Observaciones de tiempo garantizado (GTO) otorgados a los científicos que ayudaron a construir el hardware y el software de JWST. Pero la mayor parte del tiempo de observación del primer año, aproximadamente 6.000 horas, se dedicará a los programas GO propuestos por científicos de todo el mundo para aprovechar las capacidades únicas del telescopio.
"Esto es realmente importante", dice Kenneth Sembach, director de STScI, que ejecutará y operará JWST como lo hace el predecesor del proyecto, el Telescopio Espacial Hubble. “La oportunidad de estar entre las primeras propuestas aceptadas en un observatorio completamente nuevo que tiene el potencial de revolucionar realmente la astronomía es algo que la comunidad ha estado esperando durante mucho tiempo. Estos son pioneros, el tipo de propuestas científicas que abrirán el camino a seguir para el observatorio en el futuro ”.
La asignación de tiempo total se suma a propósito a más que la cantidad de horas en un año para garantizar que el telescopio esté “sobreuscrito” y nunca se quede sin nada que hacer. La escasez de programas que llevó a un observatorio inactivo fue un error que ocurrió con las primeras operaciones del Hubble en la década de 1990, dice David Adler, líder del Grupo de Planificación de Largo Alcance de STScI. El tiempo de JWST se coreografiará cuidadosamente, lo que le permitirá realizar observaciones a través de diferentes programas mientras apunta a regiones particulares del cielo. Esta disposición asegurará que no gire constantemente su vista hacia adelante y hacia atrás, desperdiciando combustible y corriendo el riesgo de acumular un impulso que podría colocar un "torque innecesario en el telescopio", dice Adler.
Los programas van desde ciencia de alto impacto hasta observaciones pioneras que marcan tendencias, y fueron elegidos por paneles de científicos en un proceso doble ciego que impidió la divulgación de información, como el género de los proponentes, que podría haber influido de manera inapropiada en el proceso de toma de decisiones. . De las aproximadamente 1.200 propuestas recibidas, los paneles seleccionaron 266 de científicos de 41 países, y un tercio de ellas estarán dirigidas por mujeres. Aproximadamente un tercio eran de los estados miembros de la ESA — Europa, como socio importante en JWST, tenía garantizado al menos el 15 por ciento del tiempo de observación del telescopio, pero terminó con el 30 por ciento — y el 2 por ciento eran de Canadá. La mayoría de las propuestas, sin embargo, vinieron de científicos estadounidenses.
Para maximizar los rendimientos científicos, el tiempo total de observación dentro de los programas de Observadores Generales del Ciclo 1 se divide entre una variedad de subcategorías: 32 por ciento para galaxias, 23 por ciento para exoplanetas, 12 por ciento para física estelar, etc. propio sistema solar. Dentro de esas categorías, hay programas pequeños (25 horas o menos de tiempo de observación), programas medianos (más de 25 a 75 horas) y programas grandes (más de 75 horas). Algunos de estos últimos también se consideran "programas de tesorería", que se espera que proporcionen conjuntos de datos expansivos que sentarán las bases para estudios posteriores de múltiples generaciones de investigadores.
En todos los programas de Observadores Generales, el premio más grande fue para Jeyhan Kartaltepe del Instituto de Tecnología de Rochester y Caitlin Casey de la Universidad de Texas en Austin, con 208.6 horas asignadas para su propuesta COSMOS-Webb . Kartaltepe, Casey y sus colegas tienen la intención de estudiar miles de las primeras galaxias del universo, todas las cuales se formaron dentro de mil millones de años después del Big Bang. Estas galaxias son tan débiles que estaban más allá de los límites de la investigación de los telescopios de la humanidad, salvo por un puñado de observaciones del Hubble, hasta ahora. "Es realmente incomparable", dice Kartaltepe. “Hubble se ha desmoronado, pero está realmente limitado por su tamaño y sensibilidad. Webb realmente va a limpiar y detectar cosas mucho más débiles ".
Esto podría ayudarnos a comprender una parte clave de la historia del universo conocida como la época de la reionización , un período de 400.000 a mil millones de años después del Big Bang, donde surgieron las primeras estrellas y galaxias. “Creemos que la reionización no ocurrió en todas partes al mismo tiempo”, dice Kartaltepe. “Ocurrió en bolsillos o burbujas. Esas burbujas están vinculadas a la estructura inicial a gran escala del universo. Esperamos mapear esa estructura ".
Por otra parte, Natasha Batalha del Centro de Investigación Ames de la NASA y Johanna Teske de la Carnegie Institution for Science fueron las receptoras de la tercera asignación de tiempo más grande y el programa de exoplanetas más grande por su propuesta de estudiar las atmósferas de una docena de exoplanetas de una manera nunca antes posible. Más de 141,7 horas de observaciones, el proyecto utilizará el espejo gigante de JWST para ver estos mundos tras*itar por sus estrellas anfitrionas, bloqueando la luz de las estrellas a medida que pasan por delante, lo que permitirá a los investigadores determinar la composición y estructura básica de cualquier atmósfera presente.
Se cree que los mundos que observarán Batalha, Teske y sus colegas, entre una y tres veces el tamaño de la Tierra, son super-Tierras y sub-Neptuno intrigantes, clases de planetas que JWST podría tras*formar nuestra comprensión. “Para llegar a un punto en el que estemos buscando biofirmas en verdaderos planetas habitables potencialmente similares a la Tierra, realmente necesitamos comprender la diversidad completa de planetas que se ha descubierto hasta la fecha”, dice Batalha. “Esa diversidad completa incluye estas extrañas supertierras [y] subneptunas que han sido destacadas como uno de los tipos de planetas más comunes en la galaxia. Realmente no tenemos idea de qué son. Es increíblemente importante para JWST estudiar estos planetas ".
Otro objetivo de estudio popular es TRAPPIST-1, un sistema planetario en tránsito a 40 años luz de la Tierra que se cree que comprende siete mundos del tamaño de la Tierra que orbitan una sola estrella acondroplásica roja. Los investigadores consideran que algunos de los mundos son potencialmente habitables, por lo que para comprender mejor el sistema, dos de los programas GTO de JWST y tres de los programas GO del telescopio se centrarán en él. Laura Kreidberg, directora del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania, dirige uno de los programas GO. Este proyecto utilizará JWST para evaluar la temperatura del segundo mundo más interno del sistema, TRAPPIST-1c, y buscar una atmósfera en ese planeta a lo largo de casi 18 horas de observaciones.
Aunque se cree que TRAPPIST-1c en sí mismo es demasiado caliente para albergar vida, la presencia de una atmósfera sugeriría que mundos más fríos y posiblemente más habitables en el sistema también podrían albergar atmósferas. Y por ahora solo JWST puede entregar esos datos. “Necesitamos observar a lo lejos en el infrarrojo”, dice Kreidberg. “La Tierra está demasiado caliente. Tienes que tener un telescopio en el espacio frío que tenga una cobertura de longitud de onda [suficiente]. JWST es el único telescopio que se ha construido que puede hacer eso ".
En nuestro propio sistema solar, también se espera que las capacidades de JWST sean tras*formadoras. Noemi Pinilla-Alonso, de la Universidad de Florida Central, planea usar el telescopio para estudiar 59 objetos tras*neptunianos (TNO) —cuerpos picantes más allá de la órbita de Neptuno— en una campaña de observación sin precedentes que durará casi 100 horas . JWST podrá discernir los materiales presentes en los cuerpos, como el agua o compuestos orgánicos complejos, algo que antes solo era posible para 40 de los TNO más brillantes. “El amplio conocimiento que vamos a tener del sistema solar con JWST no tiene comparación con lo que tenemos en este momento”, dice Pinilla-Alonso.
También hay algunos programas de alto riesgo que se basan en eventos que tienen lugar y que JWST puede seguir rápidamente, conocidos como objetivos de oportunidad. Martin Cordiner del Goddard Space Flight Center de la NASA lidera uno de esos programas , que espera observar un objeto interestelar que pasa por nuestro sistema solar como 'Oumuamua en 2017 o el cometa Borisov en 2019 . "Mantenemos los dedos cruzados para conseguir uno", dice. Y si se encuentra a unas pocas veces de la distancia entre la Tierra y el Sol de nuestra estrella, JWST debería poder estudiarlo, con Cordiner a la cabeza de la campaña. “El objetivo”, dice, “es caracterizar la composición química”, como el agua y el dióxido de carbono, dándonos un vistazo al material de otro sistema planetario.
Estos programas son solo una pequeña selección de la cornucopia de la ciencia que dará rienda suelta a JWST. Pero más que nada, son un indicador de los resultados tras*formadores que los investigadores y el público deberían esperar de este telescopio. Por ahora, sin embargo, el mundo debe soportar una espera ansiosa por el lanzamiento exitoso de JWST y esperar que cada pieza de maquinaria funcione como se espera para permitir que se abra esta fabulosa ventana al universo. “Habrá varios días de terror cuando todos estos mecanismos se desarrollen”, dice Günther Hasinger, director de ciencia de la ESA. Y aunque muchos están ansiosos por poner la pelota en marcha lo antes posible, no habrá prisa, las bromas a expensas de JWST se van al diablo. "Sea paciente", dice Hasinger, "y mantenga los dedos cruzados para que podamos poner esta maravillosa máquina en órbita".
www.scientificamerican.com
La semana pasada nos enteramos. El 30 de marzo, el Space Telescope Science Institute (STScI) en Baltimore reveló las propuestas seleccionadas para los programas General Observer (GO) para el primer año de funcionamiento de JWST, o Ciclo 1. Constituyen la mayoría de las observaciones que realizará el telescopio durante el Ciclo 1. abarcando todo, desde buscar atmósferas en exoplanetas rocosos cercanos hasta sondear las primeras galaxias del universo. Los proyectos podrían comenzar en esta época el próximo año, después de un despliegue de alto riesgo posterior al lanzamiento del espejo gigante segmentado de 6,5 metros y el protector solar de varias capas del telescopio, así como una fase posterior de seis meses de puesta en servicio de sus instrumentos.
Una vez que se realiza el trabajo de preparación, las observaciones del ciclo 1 pueden comenzar correctamente. Una parte de los estudios iniciales de JWST, unas 460 horas, se dedicarán a los programas de ciencia de lanzamiento temprano (ERS) diseñados para poner a prueba los instrumentos del telescopio. Se dedicarán casi 4.000 horas a los programas de Observaciones de tiempo garantizado (GTO) otorgados a los científicos que ayudaron a construir el hardware y el software de JWST. Pero la mayor parte del tiempo de observación del primer año, aproximadamente 6.000 horas, se dedicará a los programas GO propuestos por científicos de todo el mundo para aprovechar las capacidades únicas del telescopio.
"Esto es realmente importante", dice Kenneth Sembach, director de STScI, que ejecutará y operará JWST como lo hace el predecesor del proyecto, el Telescopio Espacial Hubble. “La oportunidad de estar entre las primeras propuestas aceptadas en un observatorio completamente nuevo que tiene el potencial de revolucionar realmente la astronomía es algo que la comunidad ha estado esperando durante mucho tiempo. Estos son pioneros, el tipo de propuestas científicas que abrirán el camino a seguir para el observatorio en el futuro ”.
La asignación de tiempo total se suma a propósito a más que la cantidad de horas en un año para garantizar que el telescopio esté “sobreuscrito” y nunca se quede sin nada que hacer. La escasez de programas que llevó a un observatorio inactivo fue un error que ocurrió con las primeras operaciones del Hubble en la década de 1990, dice David Adler, líder del Grupo de Planificación de Largo Alcance de STScI. El tiempo de JWST se coreografiará cuidadosamente, lo que le permitirá realizar observaciones a través de diferentes programas mientras apunta a regiones particulares del cielo. Esta disposición asegurará que no gire constantemente su vista hacia adelante y hacia atrás, desperdiciando combustible y corriendo el riesgo de acumular un impulso que podría colocar un "torque innecesario en el telescopio", dice Adler.
Los programas van desde ciencia de alto impacto hasta observaciones pioneras que marcan tendencias, y fueron elegidos por paneles de científicos en un proceso doble ciego que impidió la divulgación de información, como el género de los proponentes, que podría haber influido de manera inapropiada en el proceso de toma de decisiones. . De las aproximadamente 1.200 propuestas recibidas, los paneles seleccionaron 266 de científicos de 41 países, y un tercio de ellas estarán dirigidas por mujeres. Aproximadamente un tercio eran de los estados miembros de la ESA — Europa, como socio importante en JWST, tenía garantizado al menos el 15 por ciento del tiempo de observación del telescopio, pero terminó con el 30 por ciento — y el 2 por ciento eran de Canadá. La mayoría de las propuestas, sin embargo, vinieron de científicos estadounidenses.
Para maximizar los rendimientos científicos, el tiempo total de observación dentro de los programas de Observadores Generales del Ciclo 1 se divide entre una variedad de subcategorías: 32 por ciento para galaxias, 23 por ciento para exoplanetas, 12 por ciento para física estelar, etc. propio sistema solar. Dentro de esas categorías, hay programas pequeños (25 horas o menos de tiempo de observación), programas medianos (más de 25 a 75 horas) y programas grandes (más de 75 horas). Algunos de estos últimos también se consideran "programas de tesorería", que se espera que proporcionen conjuntos de datos expansivos que sentarán las bases para estudios posteriores de múltiples generaciones de investigadores.
En todos los programas de Observadores Generales, el premio más grande fue para Jeyhan Kartaltepe del Instituto de Tecnología de Rochester y Caitlin Casey de la Universidad de Texas en Austin, con 208.6 horas asignadas para su propuesta COSMOS-Webb . Kartaltepe, Casey y sus colegas tienen la intención de estudiar miles de las primeras galaxias del universo, todas las cuales se formaron dentro de mil millones de años después del Big Bang. Estas galaxias son tan débiles que estaban más allá de los límites de la investigación de los telescopios de la humanidad, salvo por un puñado de observaciones del Hubble, hasta ahora. "Es realmente incomparable", dice Kartaltepe. “Hubble se ha desmoronado, pero está realmente limitado por su tamaño y sensibilidad. Webb realmente va a limpiar y detectar cosas mucho más débiles ".
Esto podría ayudarnos a comprender una parte clave de la historia del universo conocida como la época de la reionización , un período de 400.000 a mil millones de años después del Big Bang, donde surgieron las primeras estrellas y galaxias. “Creemos que la reionización no ocurrió en todas partes al mismo tiempo”, dice Kartaltepe. “Ocurrió en bolsillos o burbujas. Esas burbujas están vinculadas a la estructura inicial a gran escala del universo. Esperamos mapear esa estructura ".
Por otra parte, Natasha Batalha del Centro de Investigación Ames de la NASA y Johanna Teske de la Carnegie Institution for Science fueron las receptoras de la tercera asignación de tiempo más grande y el programa de exoplanetas más grande por su propuesta de estudiar las atmósferas de una docena de exoplanetas de una manera nunca antes posible. Más de 141,7 horas de observaciones, el proyecto utilizará el espejo gigante de JWST para ver estos mundos tras*itar por sus estrellas anfitrionas, bloqueando la luz de las estrellas a medida que pasan por delante, lo que permitirá a los investigadores determinar la composición y estructura básica de cualquier atmósfera presente.
Se cree que los mundos que observarán Batalha, Teske y sus colegas, entre una y tres veces el tamaño de la Tierra, son super-Tierras y sub-Neptuno intrigantes, clases de planetas que JWST podría tras*formar nuestra comprensión. “Para llegar a un punto en el que estemos buscando biofirmas en verdaderos planetas habitables potencialmente similares a la Tierra, realmente necesitamos comprender la diversidad completa de planetas que se ha descubierto hasta la fecha”, dice Batalha. “Esa diversidad completa incluye estas extrañas supertierras [y] subneptunas que han sido destacadas como uno de los tipos de planetas más comunes en la galaxia. Realmente no tenemos idea de qué son. Es increíblemente importante para JWST estudiar estos planetas ".
Otro objetivo de estudio popular es TRAPPIST-1, un sistema planetario en tránsito a 40 años luz de la Tierra que se cree que comprende siete mundos del tamaño de la Tierra que orbitan una sola estrella acondroplásica roja. Los investigadores consideran que algunos de los mundos son potencialmente habitables, por lo que para comprender mejor el sistema, dos de los programas GTO de JWST y tres de los programas GO del telescopio se centrarán en él. Laura Kreidberg, directora del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania, dirige uno de los programas GO. Este proyecto utilizará JWST para evaluar la temperatura del segundo mundo más interno del sistema, TRAPPIST-1c, y buscar una atmósfera en ese planeta a lo largo de casi 18 horas de observaciones.
Aunque se cree que TRAPPIST-1c en sí mismo es demasiado caliente para albergar vida, la presencia de una atmósfera sugeriría que mundos más fríos y posiblemente más habitables en el sistema también podrían albergar atmósferas. Y por ahora solo JWST puede entregar esos datos. “Necesitamos observar a lo lejos en el infrarrojo”, dice Kreidberg. “La Tierra está demasiado caliente. Tienes que tener un telescopio en el espacio frío que tenga una cobertura de longitud de onda [suficiente]. JWST es el único telescopio que se ha construido que puede hacer eso ".
En nuestro propio sistema solar, también se espera que las capacidades de JWST sean tras*formadoras. Noemi Pinilla-Alonso, de la Universidad de Florida Central, planea usar el telescopio para estudiar 59 objetos tras*neptunianos (TNO) —cuerpos picantes más allá de la órbita de Neptuno— en una campaña de observación sin precedentes que durará casi 100 horas . JWST podrá discernir los materiales presentes en los cuerpos, como el agua o compuestos orgánicos complejos, algo que antes solo era posible para 40 de los TNO más brillantes. “El amplio conocimiento que vamos a tener del sistema solar con JWST no tiene comparación con lo que tenemos en este momento”, dice Pinilla-Alonso.
También hay algunos programas de alto riesgo que se basan en eventos que tienen lugar y que JWST puede seguir rápidamente, conocidos como objetivos de oportunidad. Martin Cordiner del Goddard Space Flight Center de la NASA lidera uno de esos programas , que espera observar un objeto interestelar que pasa por nuestro sistema solar como 'Oumuamua en 2017 o el cometa Borisov en 2019 . "Mantenemos los dedos cruzados para conseguir uno", dice. Y si se encuentra a unas pocas veces de la distancia entre la Tierra y el Sol de nuestra estrella, JWST debería poder estudiarlo, con Cordiner a la cabeza de la campaña. “El objetivo”, dice, “es caracterizar la composición química”, como el agua y el dióxido de carbono, dándonos un vistazo al material de otro sistema planetario.
Estos programas son solo una pequeña selección de la cornucopia de la ciencia que dará rienda suelta a JWST. Pero más que nada, son un indicador de los resultados tras*formadores que los investigadores y el público deberían esperar de este telescopio. Por ahora, sin embargo, el mundo debe soportar una espera ansiosa por el lanzamiento exitoso de JWST y esperar que cada pieza de maquinaria funcione como se espera para permitir que se abra esta fabulosa ventana al universo. “Habrá varios días de terror cuando todos estos mecanismos se desarrollen”, dice Günther Hasinger, director de ciencia de la ESA. Y aunque muchos están ansiosos por poner la pelota en marcha lo antes posible, no habrá prisa, las bromas a expensas de JWST se van al diablo. "Sea paciente", dice Hasinger, "y mantenga los dedos cruzados para que podamos poner esta maravillosa máquina en órbita".
The James Webb Space Telescope's First Year of Extraordinary Science Has Been Revealed
From more than 1,000 proposals, the scientists that hoped to perform the observatory’s historic first studies now know their fate
