Una inesperada lluvia de micrometeoritos en el telescopio Webb puso a los científicos en alerta

Mientras el Telescopio Espacial James Webb de la NASA se prepara para publicar sus primeras imágenes científicas el próximo 12 de julio, los ingenieros están atentos a una pequeña pero potencialmente amenaza: los micrometeoritos. Aunque los científicos de la misión esperaban que el telescopio fuese golpeado por estos diminutos fragmentos de polvo espacial durante su vida útil (prevista en 20 años), hizo que los científicos reevaluaran lo que pensaban sobre la frecuencia con la que el telescopio Webb será “apedreado”.

Por ahora, el rendimiento del telescopio no se ve afectado. Pero comprender el riesgo de impacto futuro es crucial porque Webb es una inversión de US $11 mil millones dólares para la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense.

“El tiempo dirá si este último impacto producido en mayo fue solo una anomalía espacial”, dijo Mike Menzel, ingeniero principal de sistemas de Webb en el Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland, el 29 de junio.

Desde su ubicación en el espacio profundo, a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, el telescopio observa el cosmos utilizando un espejo primario de 6,5 metros de ancho, el más grande jamás lanzado al espacio. Aunque el espejo convierte al Webb en un telescopio de gran capacidad, su gran tamaño también hace que el observatorio sea vulnerable a partículas de polvo que se mueven rápidamente en el espacio.

Hasta el momento, el telescopio que fue lanzado el 25 de diciembre de 2021, fue alcanzado por cinco micrometeoritos. Todos eran de tamaño desconocido, pero los investigadores han deducido que el quinto impacto fue más importante que los primeros cuatro y más el de mayor riesgo para la misión.

Hace dos décadas, durante la fase de diseño de Webb, los ingenieros sabían que regularmente sería alcanzado por micrometeoritos. A diferencia del espejo del telescopio espacial Hubble, que es más pequeño y está contenido dentro de un tubo, el espejo de berilio recubierto de oro de Webb está completamente expuesto al entorno espacial.

En ese momento se hicieron pruebas de resistencia aplicando una lluvia de polvo y pequeños objetos para ver la durabilidad del telescopio. El equipo de la misión "invirtió una gran cantidad de esfuerzo hace 20 años, para tratar de lograr un entorno de meteoritos correcto", dice Bill Cooke, jefe de la oficina de medioambiente de meteoritos de la NASA en el Marshall Space Flight Center en Huntsville, Alabama.

Los ingenieros estimaron que Webb recibiría aproximadamente un impacto por mes que podría ser lo suficientemente grande como para dañar el espejo. Y decidieron que era un riesgo con el que iban a convivir. Calcularon que los hoyos de impacto se acumularían con el tiempo, pero que las abolladuras cubrirían solo el 0.1 % del espejo primario después de 10 años. Los telescopios aún pueden funcionar si parte de su espejo principal está dañado.

Los micrometeoritos son creados por colisiones entre asteroides y otros cuerpos planetarios. Las partículas suelen ser tan pequeñas como unas pocas decenas de micrómetros de ancho, del tamaño de granos de arena, pero podrían ser tan grandes como un autobús. La gravedad del Sol atrae partículas hacia él, por lo que el polvo generalmente fluye desde las regiones exteriores del Sistema Solar hacia las partes internas.

Incluso las partículas más pequeñas pueden causar daños físicos a las naves espaciales cuando golpean a tanta velocidad. La Estación Espacial Internacional está llena de pequeños agujeros dejados por micrometeoritos. En 2013, un micrometeorito destruyó temporalmente un satélite meteorológico estadounidense.

Todo esto demuestra que el espacio es un lugar polvoriento. “Vas a recibir golpes”, dice Cooke. “De vez en cuando habrá uno que te llame la atención”.

El impacto de fines de mayo en Webb llamó la atención de todos. “Pasé las últimas seis semanas respondiendo preguntas sobre micrometeoritos”, dijo Menzel en la rueda de prensa. El impacto dejó una pequeña distorsión en uno de los 18 segmentos hexagonales que forman el espejo principal de Webb. Debido a que las posiciones de los segmentos del espejo de Webb se pueden ajustar con una precisión extrema, los ingenieros pudieron modificar la parte afectada para cancelar parte, pero no toda, la degradación de la imagen. (La NASA dice que el telescopio sigue funcionando muy por encima de las expectativas).

Los micrometeoritos grandes son mucho más raros que las partículas pequeñas, por lo que lo más probable es que Webb haya tenido la mala suerte de encontrarse con uno grande relativamente temprano “en su vida útil”, dice David Malaspina, físico de plasma de la Universidad de Colorado Boulder que estudia los impactos del polvo cósmico en astronave.

Mientras tanto, los ingenieros de Webb están revisando sus estimaciones de tasa de impacto, que provienen de un modelo que se actualizó varias veces desde que se diseñó Webb 1 y están atentos a las lluvias de meteoritos, que ocurren cuando la Tierra pasa a través de un rastro concentrado de escombros dejados por un cometa que pasa.

El polvo de las lluvias de meteoritos constituye solo un 5% del riesgo de impacto para el telescopio Webb, en comparación con el 95% de riesgo de los impactos aleatorios o 'esporádicos' causados ​​por el polvo de fondo que fluye a través del Sistema Solar.

La oficina de Cooke ahora está generando pronósticos de lluvia de meteoritos personalizados para el equipo de Webb para que los controladores de la misión sepan cuándo el telescopio está a punto de atravesar una fuerte corriente de polvo y puedan reorientar el instrumento para evitar que las partículas golpeen sus espejos. Esta situación podría surgir en mayo de 2023 y en mayo de 2024, cuando Webb podría atravesar los escombros del cometa Halley.