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- En exclusiva para El Diario, Marcio Meléndez habla sobre sus investigaciones científicas y de su arduo trabajo en el telescopio más potente de la historia que será enviado al espacio el 22 de diciembre de 2021
El 12 de octubre de 2021, el Telescopio Espacial James Webb culminó un meticuloso itinerario continental de casi 9.400 kilómetros a bordo del buque MN Colibri. El 26 de septiembre zarpó de Redondo Beach, California, cruzó el canal de Panamá y desembarcó en Puerto Pariacabo, Guyana Francesa, en la costa noreste de Suramérica.
El próximo 22 de diciembre desde el Puerto Espacial Europa, en Kourou, despegará en el cohete Arianne 5 hasta alcanzar su destino a 1.5 millones de kilómetros de la Tierra, en el punto Lagrange 2, zona estable donde los campos gravitacionales del Sol y la Tierra se equilibran. De la misma manera en que operó el telescopio espacial Kepler, el James Webb orbitará alrededor del Sol a cuatro veces la distancia que nos separa de la Luna.
En 1996 se programó para 2007 el lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb (JWST), pero esta fecha se ha retrasado por diversos motivos y reajustes técnicos. Su diseño de ingeniería y precisión nanométrica fue un desafío tecnológico y presupuestario: es uno de los proyectos más complejos en la historia de la exploración astronómica y su costo equivale a diez plantillas del Paris Saint Germain: 10 mil millones de dólares.
El JWST mide 20 metros de largo por 14 de ancho y se situará dentro del cohete Arianne 5 tal como si se introdujera un barco a escala en una botella de vidrio. Por esta razón se requirió que su espejo primario se segmentara en 18 piezas hexagonales, además de que se contrajera el parasol, o sunshield, que mantendrá a muy bajas temperaturas los equipos del telescopio.
Si cada uno de los 18 espejos del James Webb pesara lo mismo que uno del Hubble, la balanza habría marcado una cifra diez veces superior a la que registró: la cual fue de 6.2 toneladas. Sin duda, esta situación hubiera complicado su traslado, despegue y maniobrabilidad. Acertadamente, los espejos se fabricaron con berilio, metal más liviano, aunque arduo de pulir, y finalmente cada uno pesó solo 20 kilos. Se recubrieron con una capa de oro que se evaporó y condensó, dándole al artefacto una mítica apariencia dorada.
Es sabido que el telescopio espacial Hubble ha sido reparado en varias ocasiones. Pero no será el caso del James Webb. Este deberá partir de la Tierra en óptimas condiciones, por lo que los científicos se aseguraron de que cada pieza de los laberínticos engranajes, motores, resortes, cada lente, cable y conexión funcionara perfectamente. Una vez operativo, el James Webb orbitará a una distancia prohibitiva para viajes de servicio, reactualización o mantenimiento.
En el diseño y fabricación del telescopio más grande y potente de la historia, trabajaron muchas mentes prodigiosas entre personal técnico, ingenieros y científicos. Entre ellos se encuentra el astrónomo venezolano Marcio Meléndez, doctor del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland, Estados Unidos, donde se desempeña como científico superior de óptica astronómica.
Marcio Meléndez habló de sus investigaciones y su experiencia inolvidable con el James Webb. También sobre su formación y la enseñanza de la ciencia.
A continuación, los resultados de esta conversación.
1. “Necesitamos seres completos”
De este modo, Marcio Meléndez recuerda parte de su niñez:
—Cuando era más pequeño, existía el canal 5, la Televisora Nacional. Allí emitían Dimensión, probablemente uno de los primeros programas que me motivó a hacer ciencia. También transmitían Cosmos, de Carl Sagan, entre otros programas científicos.
—¿Persiste alguna actividad de tu infancia o adolescencia que de alguna manera (con las variantes pertinentes de tiempo y espacio) te haya servido para encarar los retos del presente?
—Me gradué en el colegio Emil Friedman, en Caracas. Además de la educación formal, esta institución cuenta con un importante componente musical. Desde los 6 años de edad toco violín. También participé en las corales del colegio. La música siempre ha sido parte de mi vida. Hoy, la música clásica me relaja y me permite enfocarme cuando trabajo. La música se la he extendido a mis hijos, hemos ido a conciertos y ellos asisten a clases de música y violín y, de cierta manera, soy su primer profesor.
De niño, me gustaba el ajedrez. Creo que la estrategia de este juego me ha permitido, especialmente como científico, pensar “en movidas” o “jugadas a futuro”, estar preparado para lo que pueda suceder. Y esto es sumamente importante para un científico. También me gustaba leer y la lectura es fundamental para cualquier carrera.
—En el podcast ¿Qué más?, evocas tu bachillerato y los traspiés con las famosas tres Marías: Matemática, Física y Química… Y ¡cómo heroicamente las pasaste!
—En general, la enseñanza de la ciencia es complicada. En mi caso, no me funcionan las clases tradicionales, donde el profesor habla y el alumno toma notas. El aula era para mí un lugar de socialización más que de aprendizaje. En la biblioteca o en casa, estudiaba por mi cuenta. Desde ese momento aprendí a ser autodidacta.
Asimismo, he desempeñado el rol de profesor. Regularmente tengo estudiantes de Astronomía y sé que hoy en día se habla de hacer entretenida específicamente la enseñanza de la ciencia. Es difícil que un profesor tenga que hacer mil malabares para mantener la atención del grupo. Y la ciencia innatamente es divertida. Los experimentos científicos son casi actos de magia.
—¿Qué ajustes sugieres para la enseñanza de las ciencias?
—Definitivamente, sería ideal un sistema educativo un poco más abierto que permita al estudiante ejercitar su propia imaginación mientras aprende. Por ejemplo, no enviar tareas en exceso a la casa. Que todo el aprendizaje suceda en el salón y se sumen actividades complementarias que ayuden al desarrollo social del estudiante como excursiones a parques, bibliotecas, universidades y observatorios locales. Exámenes y tareas, y en casa, tareas después de tareas, esa es una modalidad que no funciona.
En la actualidad se le da más importancia a la ciencia y hay un auge por incorporarla en el aula. Además, contamos con una tecnología que favorece la experimentación y el juego con conceptos científicos. Ahora, ya lo dije, vengo de un colegio musical y, claro, “incorporar la ciencia” no quiere decir “darle prioridad a la ciencia”, lo ideal sería ofrecer un equilibrio entre las artes y las ciencias porque tampoco puede haber un científico aislado, no necesariamente que sea un virtuoso en las artes, pero sí que esté relacionado con las humanidades. Necesitamos seres completos.
Añade:
—Desde que tengo memoria quise estudiar Astronomía, pero en ese momento las noticias sobre nuevos descubrimientos que llegaban a Venezuela, o por lo menos a las cuales yo tenía acceso, eran reducidas. Ni imaginaba pensar que estaría trabajando en un telescopio espacial 30 años después.
Hacia 1996 comenzó a desarrollarse el Telescopio Espacial James Webb. En aquellos tiempos, mientras entregaba sus primeros papers en Física de la Universidad Simón Bolívar, Marcio Meléndez solía rastrear en el dial de radioemisoras FM los nuevos hits de Blink 182, The Offspring o Green Day, bandas que conquistaban el espectro radiofónico mundial. Durante ese año, también inició pasantías en Astronomía con el doctor Claudio Mendoza, del Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas.
Dice:
—No se trató nada más de la primera vez que observaba nebulosas o galaxias, imágenes que ya me gustaba ver en revistas que coleccionaba, sino que analizaba también estas imágenes. Entendía qué significaba cada color. Es decir, podía ver los objetos celestes y entender su composición química. Entonces, de la mano de Claudio Mendoza, empecé mi tesis de licenciatura en la USB en cálculos atómicos en opacidades. Hacia 2002, viajé a Inglaterra y presenté parte de mi investigación en el departamento de Física Aplicada y Matemática Pura de la Universidad de Cambridge, la cátedra que tenía Isaac Newton, que en ese momento pertenecía a Stephen Hawkins. Esta experiencia cambió mi vida, algo inolvidable en mi carrera como científico. Y todo gracias a las pasantías en el IVIC.
—¿Cómo te interesaste en los agujeros negros?
—Mi interés por los agujeros negros en el centro de las galaxias surgió de forma casual. Cuando empecé a trabajar en la Universidad Católica de América (The Catholic University of America), donde mi principal proyecto de investigación era realizar cálculos atómicos para estudiar una estrella supermasiva, Eta Carinae. Esa estrella es uno de los mejores laboratorios astrofísicos que existe para probar métodos de cálculos atómicos porque contiene miles de emisiones de líneas de tensión y absorción, de distintos compuestos y elementos de iones. Entonces, en verano de 2005 parte de mi primera pasantía en la NASA fue trabajar en Eta Carinae, sin embargo, el doctor Steve Kraemer, profesor de la Universidad Católica de América, fue la primera persona que me dijo que tenía un proyecto para trabajar con galaxias activas. Esta investigación utilizaba imágenes del telescopio espacial Hubble para investigar cómo los agujeros negros afectaban las galaxias activas donde residen. Y desde 2005 hasta hoy, he estudiado galaxias activas. He utilizado varios telescopios espaciales, el Hubble, el Spitzer, un telescopio en infrarrojo; el William Herschel, que es en infrarrojo lejano; y varios observatorios de la Tierra.
—¿Cómo fue el proceso de investigación sobre los vientos gravitacionales de los agujeros negros? ¿Qué papel jugó la intuición?
—Esto fue en 2015, y pienso que la siguiente historia ayudará a entender la importancia de no solo llegar a ser un gran científico, sino también una persona integral. Cada jueves, hacia las 4:00 o 5:00 de la tarde, en la Universidad de Maryland teníamos un evento social muy común en los departamentos estadounidenses: reunirnos a tomar un café, compartir historias y galletas. En ese momento, nos visitaba el científico italiano Francesco Tombesi y este acababa de dar una conferencia sobre el viento y las emisiones de los rayos X en los discos de acreción alrededor de los agujeros negros. Casi todas las galaxias en el universo conocido tienen agujeros negros supermasivos en su centro y estos controlan un poco cómo se distribuyen las estrellas y su velocidad en estas galaxias. Abordé a Tombesi y le propuse: “¿Por qué no tratamos de conectar esos vientos que estás viendo en los rayos X con los vientos moleculares que yo observo con el telescopio espacial Herschel en el infrarrojo lejano? Tengo observaciones de las galaxias que estás observando. Vamos a buscar una buena galaxia, solicitamos tiempo de observación en un telescopio y vemos si logramos descubrir alguna conexión entre estos vientos: el que tú detectas en los rayos X y el que yo veo en el infrarrojo lejano”.
Entonces, nos preguntamos: ¿cómo algo tan pequeño como un agujero negro confinado a una región de la galaxia puede afectar a la galaxia madre donde este agujero negro reside? Y así es cómo funciona la ciencia: tuvimos una idea, creamos una propuesta para tener tiempo de observación en un telescopio espacial, en este caso el Suzaku, en los rayos X. La propuesta fue aprobada, obtuvimos los datos y corroboramos la certeza de nuestra hipótesis. El agujero negro es tan poderoso que puede, incluso, “casi eliminar” la galaxia. Esta ya no podrá generar estrellas y simplemente existirá… ¿Por qué? Porque el agujero negro se deshace de todo con estos vientos de miles de kilómetros por segundo. Esa fue nuestra conclusión, y fue algo único. No se había determinado nunca antes.
Finalmente publicamos un artículo que llegó a la portada de la revista Nature, una de las más relevantes de divulgación científica.
—En una entrevista para Scientific American, precisas que no todos los agujeros negros están activos. ¿Se puede detectar un agujero negro inactivo? ¿Podría activarse alguno cerca de la Tierra y poner en riesgo o alterar las órbitas del Sistema Solar? O esto es solo algo pertinente a los centros de las galaxias.
—No todas las galaxias tienen agujeros negros activos. De hecho, la nuestra, la Vía Láctea, tiene un agujero en el centro, Sagitario A. Es un agujero de cientos de miles de masas solares. Imagínate agarrar cientos de miles de soles y confinarlos en una región extremadamente pequeña. Podría activarse ese agujero negro cuando eventualmente nuestra galaxia colisione con Andrómeda, la galaxia vecina más cercana. Estamos en un proceso de unión o de colisión, pero ocurrirá en miles de millones de años. Cuando finalmente la Vía Láctea y Andrómeda se fusionen en una sola galaxia, el gas y polvo estelar colapsarán en las proximidades al agujero negro. Esto lo activará y se creará un disco de acreción. Seguidamente, ese material allende a ese disco de acreción hacia el agujero negro emitirá una enorme cantidad de energía. Y esto es lo que se conoce como una galaxia activa. Seguramente la Vía Láctea se transforme en una, pero, repito, hablamos de miles de millones de años en el futuro. Ya para ese momento ni siquiera exista nuestro sol, que tiene unos 5 mil millones de años y se encuentra en la mitad de su vida. Y quién sabe, de repente nuestro Sistema Solar o lo que quede de él será barrido por este viento que descubrimos en esta investigación en 2015.
—¿Cómo fue tu experiencia con el Telescopio Espacial Spitzer?
—El Spitzer fue parte de mi tesis de doctorado en la Universidad Católica de América y tiene un lugar fundamental y crucial en mi formación como científico y astrónomo. Claramente, el telescopio espacial Spitzer contribuyó a mi trabajo actual con el James Webb, porque se tratan de telescopios de infrarrojo. El Spitzer tiene un espejo mucho más pequeño, un metro de diámetro, en comparación con los 6,6 metros del JWST, por lo tanto, fue casi una especie de misión de entrenamiento para la tecnología que se venía. Muchos de los descubrimientos que hicimos con el Spitzer tendrán muchísima más resolución y sensibilidad con el JWST. A un nivel práctico, con el Spitzer aprendí cómo funcionan los detectores en el infrarrojo, a procesar los datos y sobre la química de las estrellas. El Spitzer me permitió ver elementos químicos, agua, moléculas orgánicas, galaxias que existieron hace millones de años o aún existen. Pensemos que estas galaxias tienen moléculas que podemos ver, oler, por ejemplo, cuando utilizamos un producto de limpieza. Es la misma química. A veces pensamos el universo como algo aislado o confuso, pero, por ejemplo, si sales a la calle de noche y ves luces fluorescentes, esos bombillos tienen un gas en su interior y la excitación de ese gas produce la luz. Los procesos de mecánica cuántica que permiten que ese gas emita luz existen en el universo. La única diferencia son las condiciones físicas. Aquí estamos a temperaturas de 300 grados Kelvin. En las galaxias podemos tener temperaturas de -200 grados centígrados.
2. Telescopio Espacial James Webb:
“Una misión para la humanidad”
—¿En qué andabas cuando recibiste la petición para formar parte del equipo del James Webb?
—Realmente nunca logré apreciar cuándo comencé a trabajar con el JWST, pero justamente fue el año en que nacieron dos de mis hijos, los gemelos Max y Mia. Como se pueden imaginar, mi cabeza estaba en otro mundo en esos primeros meses de crianza. Y, de hecho, no dormía bien. Es un proceso maravilloso, pero sumamente fuerte, física y mentalmente. Hacia abril, me entrevistaron en la NASA y me aceptaron. Mi experiencia con el Spitzer, además de mi formación científica, pues el conocimiento astronómico de cierta manera lidera el desarrollo técnico de los instrumentos, me llevaron a formar parte del grupo encargado de un módulo único llamado ISIM (Integrated Science Instrument Module), en el que se combinan e integran los instrumentos del JWST.
A mediados de julio empecé a trabajar formalmente. De inmediato, hicimos las primeras pruebas para determinar si había alguna interferencia entre las antenas que le proporcionan energía a los instrumentos del telescopio. A partir de allí, realizamos pruebas casi todo el tiempo. Entonces, ni siquiera tuve una suerte de proceso de adaptación. Simplemente empecé. En ese momento cerré los ojos y ya estamos a finales del 2021.
—¿En qué fase de producción estaba el JWST cuando empezaste a formar parte del equipo? ¿Cuáles fueron tus aportes?
—Los espejos estaban terminándose de pulir. Aún no habían llegado al Goddard Space Flight Center de la NASA. Ante nosotros estaba el ensamblado de los cuatro o cinco instrumentos científicos del JWST, y digo cuatro o cinco porque el quinto es el instrumento que permitirá mantener al telescopio en la dirección correcta. Será la guía del telescopio. Entonces, teníamos los instrumentos ya ubicados dentro de su módulo, pero no conectados a los espejos ni a la estructura del telescopio, donde se encuentran los protectores solares.
Yo participé en la última prueba al vacío que se realizó en el centro Goddard, y después los instrumentos se conectaron con los espejos. Teníamos un telescopio casi listo al ciento por ciento. Los espejos se ensamblaron y después participé en las pruebas que se hicieron en el Lyndon B. Johnson Space Center de la NASA, en Houston. Es el mismo centro de comando que se encargó de controlar la Misión Apolo y los transbordadores espaciales. Actualmente, es uno de los centros de comando de la Estación Internacional Espacial. El centro Johnson tiene una historia fascinante y para probar el telescopio utilizamos las mismas cámaras al vacío de las misiones Apolo y Mercurio. De esta manera, simulamos las temperaturas y presiones del vacío del espacio. Por primera vez me familiaricé con los conceptos ópticos del telescopio, porque antes estaba trabajando en la técnica de los instrumentos. Ahora, con los espejos, ya sí podía entender cómo era el camino óptico, la longitud de onda del telescopio, ¿por qué?, ¿cuál es la gran dificultad del James Webb? Es que es un espejo segmentado. Si no lo alineas adecuadamente, puedes tener 18 copias de la misma estrella. Entonces, mi participación en las pruebas fue la que me hizo saltar a la parte óptica y eventualmente me permitió entrar como científico de óptica en el Instituto del Telescopio Espacial, el centro de operaciones del James Webb.
—Es sabido que el James Webb ha tenido muchas complicaciones, recuerdas algún momento de tensión. Alguno en particular que te haya tocado vivir de cerca.
—Sí, ha habido muchas complicaciones. No solo desde el punto de vista técnico. Las cuales han existido y hemos podido resolver. Yo no he participado en ninguna de las situaciones técnicas más difíciles, excepto alguna que otra. Sin embargo, existen dificultades ambientales que a veces la gente no asocia a misiones como esta. Por ejemplo, cuando se realizaron las últimas pruebas del telescopio en el centro Goddard, cayó en la región una de las nevadas más grandes de los últimos diez, quince años. Entonces, mientras nosotros estábamos haciendo pruebas 24 horas al día por 7 días a la semana durante tres meses, teníamos que transitar calles colapsadas con cuatro pies de nieve. También cuando estábamos en el pico de las pruebas en el Centro Jonhson, el huracán Harvey tocó tierra en Houston. Se trató de uno de los huracanes más devastadores registrados en esa región. Continuamos con las pruebas, pero un grupo considerable de trabajadores de la NASA se ofrecieron como voluntarios para ayudar a los damnificados y con las labores de limpieza y recuperación de muchas zonas afectadas. También, en California hubo algunos temblores leves mientras el telescopio estaba en fase de ensamblaje. En una misión con tantos años en desarrollo, existen muchos componentes externos que hemos afrontado y hemos sido exitosos en lidiar con cada reto.
—Una vez en órbita y en funcionamiento, ¿quiénes estarán autorizados para hacer uso del James Webb y cómo será el proceso de “anotarse”?
—El JWST será de uso público. ¿A qué me refiero? Hay investigadores principales que tienen acceso único al JWST, pero parte importante del tiempo de observación será ofrecido a la comunidad científica sin ningún costo. Cualquier persona con una buena idea puede enviar su propuesta a la NASA o al Instituto del Telescopio James Webb. Esa propuesta será evaluada por un grupo de expertos para considerar si tiene méritos suficientes. Si es aprobada, el investigador avanzará al punto de observación con el telescopio. Qué significa una buena idea en astronomía: necesitas la experiencia y el conocimiento para saber cómo funciona técnicamente el JWST. Si una persona se prepara y le damos las herramientas para que adquiera esa experiencia rápidamente, entonces estará capacitada para enviar esta propuesta. Y, de hecho, esas propuestas, también tienen dinero asociado. Si es aceptada, van a tener su tiempo de observación y, además, la misión del James Webb financiará a los investigadores para que desarrollen su propuesta. Por seis meses el investigador tendrá acceso exclusivo a sus datos y desarrollar su estudio. Una vez concluido ese tiempo, los datos pasarán a dominio público. Cualquier persona podrá descargar los archivos del telescopio y realizar ciencia con esa información. Y esto es muy importante, porque misiones como el James Webb y el Hubble son misiones para la humanidad.
3. “El álbum familiar de las estrellas”
—Cuando se escucha o lee la palabra nanómetro, solo piensas en que el margen de error debe ser igual a 0. ¿Cómo te tomas los parámetros de perfección en la vida cotidiana?
—Siempre en ciencia tratamos de buscar algún tipo de analogía, porque si yo digo “50 nanómetros” o “10 nanómetros”, es algo que realmente la gente no puede apreciar. A veces hablamos sobre la precisión del James Webb, y esta debe ser superior a tomar el diámetro de un cabello humano y dividirlo en diez mil partes. Por ejemplo, John Mather, Premio Nobel de Física en 2006 y científico principal del James Webb, siempre habla de que este telescopio cuenta con la sensibilidad para detectar el calor de una abeja a una distancia de la Tierra a la Luna. Y ya sí la gente dice “guaaao, okey”. Los astrónomos tendemos a redondear las cifras. Porque cuando hablamos de que una galaxia está a una distancia de 300 millones de años luz, realmente se tratan de 298.244 millones de años luz. Bueno, y en mi vida cotidiana soy de los que me gusta cocinar y hago todo al ojo por ciento. No tengo una medidora en casa ni nada. Como científico trabajo con precisiones de muchísimos decímales, pero cuando estoy en casa simplemente soy más como el astrónomo que hago todo al ojo.
—Se habla de que el James Webb captará objetos celestes a cientos de años luz de distancia… Pero ¿qué de nuestro patio galáctico? ¿Cuánto nos falta por descubrir en el Sistema Solar? ¿El James Webb nos puede brindar una panorámica más esclarecedora de nuestro rincón en el universo?
—Es cierto, el JWST ofrecerá una visión única del Sistema Solar. Existen propuestas en el primer ciclo de observaciones para algunas de las lunas de los planetas gigantes gaseosos. Observaciones para estudiar la química de Urano y Neptuno. Y, claro, también un telescopio en infrarrojo tiene la virtud de observar objetos que son muy fríos y relativamente difíciles de detectar como asteroides y cometas, y ya hay varias propuestas para estudiarlos en nuestro sistema.
—Se han encontrado hasta la fecha alrededor de 4.000 planetas extrasolares, generalmente captados por el telescopio aeroespacial Kepler (que cesó sus funciones el 15 de noviembre de 2018 luego de 9 años de operaciones). Ya es bien sabido que el JWST será capaz de estudiar atmósferas de planetas más allá de nuestro Sistema Solar con inaudita nitidez. Entre el lanzamiento, las pruebas, los estudios de galaxias y exoplanetas, ¿en cuánto tiempo se estima tener los primeros resultados sobre sus condiciones atmosféricas adecuadas para la vida, componentes químicos necesarios para sospechar la vida vegetal u orgánica, presencia de oxígeno, otros biomarcadores?
—Actualmente, el ciclo de propuestas científicas para el primer año de operaciones del JWST ya ha sido aprobado. En este grupo de propuestas hay una cantidad considerable que estudiará las atmósferas en planetas fuera del Sistema Solar o la formación de discos protoplanetarios: el estudio químico de los discos de donde se originan estos planetas. Entonces, es difícil saber en cuánto tiempo podríamos tener resultados. Sin embargo, durante el primer año habrá varios programas que buscarán específicamente estos componentes considerados esenciales para la vida como la conocemos en la Tierra. Después los investigadores estarán publicando sus resultados en revistas científicas arbitradas, donde estos hallazgos serán confirmados y validados o no por otros científicos. De repente, en el primer año ya podríamos empezar a leer sobre estas noticias.
—Numerosos portales indican que el JWST estudiará las extrañas fluctuaciones de luz provenientes de la estrella KIC 8462852, objeto celeste a 1.500 años luz y que presenta propiedades inusuales en su curva de luz debido, entre tantas hipótesis, a trozos colosales de planetas, cometas moribundos o posibles gigantes gaseosos como Júpiter, y hasta se llegó a especular sobre una esfera de Dyson: supuesta megaestructura de una civilización alienígena que rodea una estrella y se alimenta de su energía. ¿Crees en la vida más allá de la Tierra?
—La pregunta sobre la vida fuera de la Tierra es una pregunta que ha evolucionado rápidamente en los últimos años. Alrededor de 1995 se detectó el primer exoplaneta fuera del Sistema Solar. Para este momento se han descubierto más de 4.000 planetas extrasolares corroborados, porque, de hecho, los catálogos de un buen número de telescopios incluyen muchísimos más. Asimismo, ya sabemos que los planetas son más que las estrellas. Hemos hallado sistemas de 9 o 10 planetas rocosos como la Tierra. En nuestra galaxia tenemos mil millones de estrellas y la Vía Láctea es apenas una de las miles de miles de millones de galaxias que existen. Entonces, claro, los números empiezan a ser gigantescos. ¿Cuántos planetas existen? Y a medida que la tecnología crece, nos permite detectar planetas con masas parecidas a la Tierra. El agua existe en muchos de estos planetas. En sus atmósferas. Creo, entonces, que no es totalmente descabellado pensar que existe vida más allá de la Tierra. O de que en alguno de estos cientos de miles de millones de planetas se hayan presentado condiciones particulares o muy parecidas a las que se produjeron en la Tierra. No hay nada único en cuanto a la física que creó nuestro Sistema Solar.
De hecho, hay lugares en el Sistema Solar que se piensan favorables para la vida. Por ejemplo, las lunas de Saturno y Júpiter, tenemos Europa, tenemos Encelado. Pensemos en Titán, cuya atmósfera es más gruesa que la de la Tierra: en lugar de agua, tiene metano. De igual modo, muchas de estas lunas tienen océanos subterráneos. Ya hemos detectado agua en Marte. Hay varias misiones para explorar las lunas de Júpiter y Saturno para rastrear cualquier tipo de vida que pueda existir bajo esas condiciones. Además, con la salvedad de que estamos pensando que las lunas del Sistema Solar son las que tienen mayor probabilidad de albergar algún tipo de vida, entonces, eso también potencia las probabilidades de conseguir vida fuera del Sistema Solar.
Ahora la pregunta es: ¿existe vida inteligente? Si existe vida inteligente, estamos pensando en una forma de vida que haya tenido suficiente inteligencia para desarrollar una tecnología, iniciar comunicaciones, crear nuevos materiales. Esa es una pregunta un poco más compleja; sin embargo, los números y las tecnologías con las que contamos nos permiten de una manera más científica tener las expectativas de que, efectivamente, la vida fuera de la Tierra sí existe. Y, seguramente, y esto es ya más especulativo, pienso que puede existir vida inteligente fuera del Sistema Solar. Ahora, ¿qué significa eso?, puede que no signifique nada en el sentido más básico de que, según las leyes de la física que conocemos hasta el momento, los viajes interestelares o las formas de comunicación con estas civilizaciones serían casi imposibles, por no decir imposibles. La estrella más cercana, Próxima Centauri, está a 4.5 años luz. O sea, cualquier comunicación, visita o viaje con una de estas civilizaciones tardaría años en suceder.
También pensemos que el ser humano apenas ha existido durante los últimos 4 millones de años y el ser humano moderno lleva apenas unos 200 mil años. Los dinosaurios existieron hace 200 millones de años y vivieron muchísimo más tiempo. El ser humano es apenas un pestañeo en toda la vida del universo. Los sistemas solares pueden ser lugares proclives a efectos violentos, colisiones con otros planetas, asteroides. La Tierra ha tenido más de cinco episodios de extinciones masivas. La vida es algo muy frágil.
—Algunos portales señalan que el James Webb sustituirá al telescopio Hubble, información incierta. Tengo entendido más bien que el Hubble tendrá unos 20 años más de vida operativa y ambos trabajarán en conjunto. Entre estos trabajos, capta mi interés la creación de un mapa tridimensional del universo. ¿Cómo funcionaría esto?
—El JWST es un complemento para el Hubble. Se tratan de dos instrumentos no solamente separados por distintas tecnologías. Para dar una idea sobre el salto tecnológico, el JWST es el doble del tamaño del Hubble, pero pesa la mitad. Ahora, desde un punto de vista físico-astronómico, el Hubble es un telescopio principalmente en el óptico, tiene instrumentos en el infrarrojo, pero el JWST será cien veces mucho más sensible, o más potente que el telescopio espacial Hubble. Se piensa que el Hubble estará operativo de unos diez a veinte años más y esperemos entonces que de esto se genere una gran unión con el JWST, que observará el universo en el infrarrojo, mientras que el Hubble lo hace en el óptico.
Como parte de esta colaboración surgió Cosmo Webb, proyecto que consistirá en combinar las observaciones del universo del Hubble y el James Webb. Ambos telescopios espaciales observarán el mismo lugar en el universo y captarán una muestra de cientos de miles de galaxias. Entonces, se piensa tener un mapa de tres dimensiones donde se complementen las distintas energías y piezas del rompecabezas que proporcionarán en conjunto el Hubble y el JWST en sus distintas longitudes de onda, desde el óptico y el infrarrojo cercano, y el infrarrojo medio, donde se muestre una visión distinta del universo, desde 300 millones de años después del Big Bang hasta las galaxias de hoy. La unión del Hubble con el JWST será de suma importancia para la creación de este álbum familiar de las estrellas.
4. “Una ventana nueva hacia el universo”
—¿Dónde estarás el 22 de diciembre de este año?
—El 22 de diciembre, el día del lanzamiento del JWST, lo más seguro es que me encuentre en el centro de operaciones del Instituto del Telescopio Espacial en Baltimore, observando cómo ha sido el lanzamiento, el comportamiento y la salud de la misión. Apenas el cohete Arianne 5 despegue de Guyana Francesa, inmediatamente desde el centro de control del instituto, monitorearemos el JWST, visualizaremos los puntos de información guiada del cohete, del telescopio y, sobre todo, sus mecanismos desplegables, los cuales deben activarse perfectamente para que la misión sea exitosa.
—¿Qué sentiste cuándo viste al JWST finalmente terminado?
—Cuando lo vi terminado, empacado y transportado por barco hasta la Guyana Francesa, fue simplemente algo indescriptible. Fue cerrar un ciclo. Mis hijos nacieron cuando empecé a formar parte de este proyecto. Entonces, es algo estrechamente personal. Y siempre es importante, como científico, obviamente es un punto de vista, sentir la culminación de un proyecto al que uno le ha dedicado años de vida. Una parte de mi contribución al funcionamiento y la calibración de los instrumentos del JWST, está concluida.
Sin embargo, una vez que el JWST esté en órbita es cuando comenzará mi verdadero trabajo: apoyar a la misión para que se cumplan las expectativas científicas, alinear los espejos del telescopio para que estos se comporten de la manera que deseamos. Se tratan de 18 segmentos hexagonales y lo que queremos es que esos 18 segmentos se transformen en un solo espejo de 6,6 metros. También espero contribuir a la misión con el mantenimiento óptico del telescopio durante sus años exitosos de funcionamiento.
—Si te asignaran un presupuesto ilimitado, ¿qué investigarías?, ¿qué preguntas le harías al Universo?
—Aunque mi investigación principal está enfocada hacia los agujeros negros y la evolución de las galaxias, una de las cosas que más llaman mi interés es todo aquello relacionado con la materia oscura. Nosotros nada más vemos un porcentaje mínimo del universo, lo que podemos observar con telescopios tradicionales. La mayor parte del universo es materia oscura. Entonces, si tuviera un presupuesto ilimitado desarrollaría varias misiones para el estudio de la materia oscura, porque esa es una ciencia que espera ser descubierta. Es uno de los grandes pasos que se vienen en la astronomía: entender la física de la materia oscura. Estos estudios se pueden realizar en comunión con experimentos en desarrollo, como el Cern, o el colisionador de partículas. Somos consecuencias reales de la materia oscura cuando vemos los movimientos o la evolución de las galaxias. Logramos ver lo que es esa influencia directa. La influencia gravitatoria que tienen los objetos. Pero ¿qué es eso? ¿Cómo eso cuadra en el modelo de partículas de la física que conocemos? Quisiera más misiones destinadas a eso. Y ya, de hecho, vienen.
También, no puedo dejar de mencionarte a los exoplanetas. Buscar vida fuera del planeta. Misiones robóticas hacia las estrellas más cercanas, como Próxima Centauri. Me gustaría ver más exploraciones hacia las lunas de Saturno y Júpiter.
—¿Cómo te recuerdas o quieres recordarte trabajando en el James Webb?
—Recodaré mis años trabajando en el JWST como una parte sumamente importante en mi vida. Siento que pude contribuir con este robot, con esta máquina del tiempo. El JWST tiene el potencial de cambiar la visión de la humanidad de la misma forma en que las observaciones del Hubble cambiaron el sentido de pertenencia de la humanidad en el Universo. Recuerdo la imagen de lo que se conoce como el deep field, el campo profundo, un sector en el cielo que se pensaba totalmente desierto hasta que el Hubble observó allí por largas horas y reveló en sus primeras imágenes que, incluso, en el lugar más oscuro del universo existen miles de galaxias.
El telescopio espacial James Webb finalmente está listo para su vuelo. Partirá con la promesa de mostrarnos regiones ocultas entre la oscura densidad del universo. En los próximos años indagará en nuestros orígenes y veremos los destellos de galaxias aún desconocidas. Y allí estará Marcio Meléndez para contarnos sobre los nuevos descubrimientos astronómicos y el porvenir de la exploración espacial.
—¿Qué retos se vienen para ti y cuáles serán los siguientes pasos de la exploración astronómica?
—Desde la investigación, seguiré estudiando los agujeros negros. Como cualquier investigador en el mundo, no porque haya trabajado con el JWST y tenga prioridad en cuanto a los proyectos, trataré de proponer ideas para obtener tiempo de observación. Y esas ideas van sobre entender los procesos físicos alrededor de los agujeros negros y cómo esos procesos pueden cambiar lo que es la forma de la galaxia en la cual estos agujeros negros residen. Porque si entendemos cuál es el mecanismo o el vínculo que existe entre los agujeros negros y sus galaxias, también podremos entender un poco cómo estas evolucionaron.
No será simplemente estudiar las metas científicas que el JWST ya tiene programadas o lo que pienso pudiera responder con el JWST. Por ejemplo, estudiar cómo el material alrededor de los agujeros negros se puede mezclar con otros materiales ya existentes en las galaxias. Estudiar la química de esos materiales, analizar moléculas con mejor resolución. Porque el JWST nos abrirá una ventana nueva hacia el universo. Y dentro de esa ventana, será un reto utilizar esos datos para descubrir las nuevas preguntas que nos tenemos que hacer. Y de esas nuevas preguntas van a surgir nuevas misiones y nuevas teorías. Preguntas que ni siquiera en este momento sabemos que existen. Es prepararse para lo desconocido.
