A pesar de que el Telescopio Espacial James Webb está permitiendo a los astrónomos ver dentro de vastas galaxias distantes, también está estudiando algunos objetos pequeños y cercanos, aunque inadvertidamente.

Estos son micrometeoroides, pequeños misterios que atraviesan el sistema solar a la velocidad del rayo. Son demasiado pequeños para que los científicos los observen directamente en el espacio profundo, pero no deben ignorarse: los micrometeoroides pueden tener un gran impacto, como puede atestiguar el Telescopio Espacial James Webb de la NASA (JWST o Webb). Desde el lanzamiento de Navidad 2021 del JWST, los ingenieros han detectado más de 20 impactos de micrometeoroides en el telescopio; Solo uno lastimó notablemente al observatorio. La misión está ajustando sus operaciones para reducir la frecuencia de los impactos de micrometeoroides, pero aún así, los impactos en sí mismos son quizás los datos menos esperados del nuevo observatorio.

«Es esencialmente un detector de flujo de meteoroides, aunque no intencionalmente», dijo Margaret Campbell-Brown, física de meteoritos de la Universidad de Western Ontario en Canadá, a Space.com. «Aunque, por supuesto, estamos tristes por ellos cuando su espejo es golpeado por meteoroides».

El equipo de JWST se preocupó brevemente de que había subestimado la amenaza de estas pequeñas partículas en mayo de 2022, cuando los científicos vieron un micrometeoroide relativamente grande golpear el enorme espejo dorado del observatorio incluso antes de que comenzaran las observaciones científicas normales.

Pero para cuando el observatorio celebró el primer aniversario de su lanzamiento en Navidad de 2021, la confianza del equipo había regresado: los científicos habían determinado que el preocupante micrometeoroide era lo suficientemente grande como para no esperar encontrarse con un objeto así más de una vez al año, y los ingenieros habían determinado que la partícula logró golpear un lugar particularmente vulnerable.

«En su mayor parte, hemos estado recibiendo alrededor de uno o dos al mes que realmente podemos detectar», dijo Lee Feinberg, gerente de elementos del telescopio óptico para JWST en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Maryland, Space.com sobre los impactos. «En este punto, realmente ha sido algo muy menor».

Sin embargo, JWST ahora apunta a quizás dos décadas de operaciones, por lo que el equipo ha decidido ir a lo seguro, adaptando su estrategia de observación para limitar la cantidad de tiempo que el telescopio será vulnerable a los impactos más energéticos. «Queremos que esas imágenes de la Nebulosa Carina se vean igual de hermosas dentro de 20 años», dijo Feinberg.

Y eso significa entender los micrometeoroides.

Un observatorio inusual

JWST se encuentra en una situación única. El observatorio de $ 10 mil millones está encaramado en lo que los científicos llaman el punto de Lagrange 2 (L2) Tierra-Sol, que está a aproximadamente 1 millón de millas (1.5 millones de kilómetros) de distancia de la Tierra en la dirección opuesta al sol. L2 es uno de los bolsillos del sistema solar donde los tirones gravitacionales se equilibran, lo que lo convierte en un puesto avanzado relativamente barato para ocupar el combustible, y es perfecto para la óptica infrarroja de alta potencia del telescopio que necesita protección contra el sol.

Pero los científicos han enviado solo unas pocas naves espaciales a L2, y ninguna de ellas tenía la vulnerabilidad de JWST: el espejo masivo del telescopio está al aire y los ingenieros vigilan su suavidad para ayudar a los científicos a comprender sus datos. Compare ese diseño con un observatorio como el Telescopio Espacial Hubble, que está enfundado por un tubo que absorbe los impactos sin cicatrices visibles.

«En realidad podemos monitorear estas cosas a un nivel de detalle que nadie ha podido hacer antes», dijo Feinberg.

A pesar de la oleada de preocupación en mayo, los ingenieros que trabajaban en JWST sabían desde el principio que los micrometeoroides golpearían el observatorio. «Si pones algo en el espacio el tiempo suficiente, va a ser golpeado por algo», dijo Bill Cooke, jefe de la Oficina de Entornos de Meteoroides de la NASA en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales en Alabama, a Space.com. «ISS [la Estación Espacial Internacional], Chandra, Hubble, nombras un vehículo que ha estado allí durante años, todos han sido golpeados. La mayoría de los golpes no son significativos para las operaciones de la misión, pero sí son golpeados».

Al principio del proceso de diseño del JWST, el personal de la misión simuló impactos de micrometeoroides en un espejo, aunque Feinberg señaló que los ingenieros no tienen una forma de acelerar partículas diminutas hasta las velocidades que alcanzan en el sistema solar, por lo que los experimentos no pueden imitar realmente el poder de un impacto. Los científicos también utilizaron los modelos que tenían en ese momento para tener una idea de cuántos impactos podría experimentar el observatorio durante su vida útil planificada de cinco años.

«Así es como lo manejamos desde el punto de vista del desarrollo de JWST», dijo Feinberg. «Y luego, honestamente, no sé si pensé mucho en los micrometeoroides y nuestros espejos hasta que estuvimos realmente en el espacio».

Detección de meteoroides

Pero mientras Feinberg e innumerables colegas estaban haciendo realidad JWST, los científicos de meteoritos también estaban ocupados, perfeccionando su comprensión del espacio que nos rodea.

Los científicos han determinado que solo alrededor del 10% de los micrometeoroides están conectados a los meteoros con los que estamos más familiarizados, aquellos en corrientes que causan lluvias de meteoros específicas como las Perseidas o las Leónidas. El otro 90% de los micrometeoroides son lo que los científicos llaman esporádicos, que viajan solos, atravesando el sistema solar en órbitas aleatorias, lo que puede hacerlos más difíciles de entender.

«Es un poco más de trabajo observar lluvias esporádicas que lluvias de meteoritos, porque no están bien organizadas en eventos», dijo Althea Moorhead, científica de meteoritos en NASA Marshall, a Space.com.

(Feinberg dijo que el equipo de JWST cree que los impactos que el observatorio está detectando provienen de esporádicos.

Los científicos también saben de qué tipo de cuerpos provienen los micrometeoroides: alrededor del 90% de cometas y el 10% de asteroides, ya sean los raros asteroides activos o los escombros de una colisión entre rocas espaciales. Y el origen de un micrometeoroide da forma a su impacto. «Por supuesto, hace una gran diferencia si su nave espacial es golpeada por una roca sólida en lugar de una especie de agregado esponjoso de pequeños granos», dijo Campbell-Brown. «Uno es como ser arenado, y el otro es como recibir un disparo».

Debido a que los micrometeoroides son demasiado pequeños para que cualquier telescopio los vea, son difíciles de estudiar, por lo que los científicos han combinado tres enfoques principales.

Primero, los científicos pueden estudiar meteoroides cercanos gracias a sus interacciones con la atmósfera de la Tierra. A medida que cada meteoroide viaja a través de la atmósfera, sus bordes se calientan y se erosionan, dejando lo que los científicos llaman un rastro de ionización, que los sistemas de radar especialmente sintonizados pueden detectar.

«Las pequeñas partículas diminutas en sí mismas son demasiado pequeñas para que el radar las vea», dijo Campbell-Brown sobre los meteoroides. Pero los senderos que dejan son mucho más grandes. «Todos esos electrones en la atmósfera tienen una sección transversal de dispersión del tamaño de un portaaviones, por lo que podemos obtener una señal realmente buena incluso de estas pequeñas partículas».

Y estos senderos ofrecen a los científicos un tesoro de datos. El observatorio que utiliza Campbell-Brown, Canadian Meteor Orbit Radar en Ontario, captura miles de rastros de meteoros cada día, dijo, y esa es información suficiente para calcular la órbita de cada objeto. «Así que tenemos miles y miles de órbitas de meteoritos todos los días, lo que realmente nos ayuda a construir una imagen de dónde provienen estas pequeñas partículas», dijo Campbell-Brown.

En segundo lugar, los científicos pueden consultar datos de dos misiones clave. La NASA lanzó tres naves espaciales Pegasus durante los años 1960 y 70; cada uno lucía alas masivas diseñadas para atrapar meteoroides y se elevaba a las altitudes que alcanzarían los astronautas del Apolo. Pegasus fue seguido en la década de 1980 por la Instalación de Exposición de Larga Duración, que el programa del transbordador espacial dejó en órbita durante casi seis años y luego regresó a la Tierra, permitiendo a los científicos estudiar directamente las cicatrices del impacto de meteoroides.

Con solo cuatro objetos que nunca abandonaron la órbita de la Tierra, los datos de la nave espacial son limitados, pero siguen siendo útiles. «La gran mayoría de nuestros datos están mirando meteoros, pero es bueno tener alguna otra forma de detección para ayudarnos a desentrañar algunas de las ambigüedades», dijo Moorhead.

Ayuda de los ordenadores

Pero eso es básicamente todo lo que los científicos tienen en el camino de las observaciones, por lo que la técnica final es el modelado.

Los científicos pueden usar computadoras para simular los escombros más pequeños del sistema solar, tanto su formación como su trayectoria; pueden romper asteroides en pedazos, crear cometas artificiales y verlos gotear material a través del vecindario, y probar cómo la gravedad masiva de Júpiter podría dar forma a los caminos de los meteoritos.

En estos días, los modelos son lo suficientemente potentes como para incluir de qué dirección provienen las partículas. «Nuestros modelos han avanzado hasta el punto en que podemos decirle cuáles son las direcciones más arriesgadas para mirar, mientras que los modelos más antiguos estaban más manchados, por así decirlo», dijo Cooke. Esa es información particularmente importante para JWST, ya que los impactos frontales son más energéticos y, por lo tanto, causan más daño.

Aún así, averiguar qué está sucediendo alrededor de JWST es un asunto complicado, ya que ambas fuentes de observación directa provienen del vecindario de la Tierra y no hay garantía de que las dos regiones sean idénticas cuando se trata de micrometeoroides.

«El problema que tenemos es que los únicos meteoros que observamos generalmente están cerca de la Tierra, porque los vas a ver en la atmósfera de la Tierra o tienes algún impacto en los satélites», dijo a Space.com Auriane Egal, asesora científica del Planetario Rio Tinto Alcan en Canadá que trabaja en el modelado de corrientes de meteoritos.

«Nunca se puede decir, ‘Estoy segura de que en L2 esto es lo que está sucediendo'», agregó. «Pero están usando la Tierra y cada impacto que ha ocurrido en naves espaciales en el pasado para confirmar sus modelos teóricos y sus modelos numéricos y usar eso como base para predecir lo que va a ocurrir en otras partes del sistema solar».

Y hasta ahora, las experiencias de JWST sugieren que los científicos han estado en camino con sus estimaciones del medio ambiente en L2. Aún así, el personal del observatorio está ajustando su enfoque, limitando la cantidad de tiempo que el espejo del telescopio puede apuntar hacia adelante, cuando es vulnerable a los impactos más energéticos y, por lo tanto, más dañinos.

Nadie espera que los micrometeoroides tomen la mayor facturación mientras los científicos consideran el legado del JWST dentro de unos años. Pero es probable que no sea el último telescopio que enviaremos a L2, ni es probable que sea el último observatorio con un espejo desnudo. Vale la pena saber lo que está sucediendo ahí fuera.

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Fuente: space.com