En abril de 1990, la humanidad desplegó en órbita un ojo hacia el universo como nunca antes. El telescopio Hubble, tras superar dificultades iniciales que amenazaron con convertirlo en el mayor fracaso científico del siglo XX, terminó siendo el observatorio más exitoso que se jamás se haya diseñado.
Durante más de 35 años, ha tomado más de 1,6 millones de fotos de unos 53.000 cuerpos celestes, cambiando por completo cómo entendemos el universo.
¿Qué es el telescopio Hubble? Un pionero en órbita
El Hubble es un telescopio reflector espacial que orbita la Tierra a unos 550 kilómetros de altitud, tardando solo 95 minutos por vuelta. Fue creado para ser el primer gran ojo del espacio de la NASA, pudiendo observar tanto planetas cercanos como galaxias extremadamente alejadas.
Esto se debe a su privilegiada posición en el espacio le da beneficios: no sufre con la inestabilidad de la atmósfera, capta luz ultravioleta que la atmósfera frena y es capaz de operar las 24 horas del día sin sufrir interferencias meteorológicas.
Definición y propósito
El Telescopio Hubble nació para usarse en muchos tipos de estudios celestes. Su meta principal era medir con exactitud las distancias en el universo, además de analizar cómo cambian las galaxias con el tiempo. También ayudó a examinar cuerpos dentro de nuestro sistema solar, al mismo tiempo que buscaba mundos fuera de él.
El telescopio actúa casi como un viaje al pasado, mostrando a los científicos cómo lucía el cosmos hace billones de años, gracias a la luz que viaja por el espacio.
Historia del diseño y lanzamiento
El concepto del Hubble se remonta a los años 40, cuando el astrónomo Lyman Spitzer propuso por primera vez las ventajas de un telescopio espacial. Para los 70, el plan tomó forma y Lockheed Martin empezó a construirlo en 1978. Iba a salir al espacio en 1983, sin embargo, lo ocurrido con el Challenger en 1986 retrasó los planes iniciales. No fue sino hasta el 24 de abril de 1990 cuando finalmente despegó, gracias al transbordador Discovery durante la misión STS-31.
El telescopio recibió su nombre en honor a Edwin Hubble, el astrónomo que demostró la expansión del universo en los años 20. Su desarrollo costó aproximadamente 2.500 millones de dólares, siendo uno de los proyectos científicos más costosos de su época.
Características técnicas y funcionamiento del telescopio Hubble
El Hubble tiene 13,3 metros de largo por 4,3 metros de ancho, pesando nada menos que 11.110 kilogramos. Gracias a su estructura en bloques, pueden sustituirse partes durante las misiones de servicio para extender la vida útil de sus componentes. Y obtiene electricidad a traves de dos alas solares capaces de generar 2.800 vatios de potencia.
Para mantenerse estable, el sistema de control de altitud emplea giroscopios, detectores de estrellas y ruedas giratorias para no tambalearse, logrando apuntar con una exactitud de 0,007 segundos de arco, el equivalente a mantener un rayo láser fijo sobre una moneda a 300 kilómetros de distancia.
Óptica y espejo primario (con la anécdota de la aberración esférica)
El espejo primario del Hubble tiene 2,4 metros de diámetro y está hecho de vidrio de sílice ultrabajo en expansión, recubierto con una fina capa de aluminio reflectante. En junio de 1990, los técnicos de la NASA detectaron una aberración esférica causada por un error de apenas 2 micras. Esa medida equivale más o menos a la cincuentava parte del espesor de un pelo.
Este minúsculo error impedía que la luz de las estrellas se enfocara bien, dando lugar a fotos difusas. El problema se originó durante la fabricación cuando un instrumento de medición óptica estaba mal calibrado.
Instrumentos científicos (cámaras, espectrógrafos)
El Hubble lleva incorporados varios instrumentos científicos que se pueden sustituir. La Wide Field Camera 3 (WFC3) permite capturar un rango de radiación excepcionalmente grande, como la luz ultravioleta o la infrarroja. Aunque el Advanced Camera for Surveys (ACS) enfoca sobre todo zonas grandes del cielo, el Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) analiza la luz con mucho detalle.
Por su parte, el Cosmic Origins Spectrograph (COS) permite realizar estudios espectroscópicos ultravioletas ultrasensible para investigar la estructura a gran escala del universo. Mientras tanto, el Fine Guidance Sensor (FGS) controla la orientación del telescopio sin moverse ni un milímetro, ademas de posibilitar el cálculo de distancias entre estrellas.
Órbita y ventajas de estar en el espacio
El Hubble orbita a unos 545 kilómetros de altura. Así es más fácil llegar hasta él en reparaciones, pero sin mucha interferencia del aire. La distancia ayuda a mantenerlo estable, aunque no perfecto. A menor rozamiento con la atmósfera, mejor funciona el telescopio.
En cuanto a las ventajas de permanecer en el espacio, la visibilidad del telescopio solo queda limitada por la difraccion de la luz, evitando la turbulencia atmosferica, ademas de poder observar la radiación ultravioleta, junto a otros espectros, de forma continuada. Gracias a eso, Hubble capta detalles de 0,1 segundo de arco en luz normal, inviable desde la Tierra si no usas tecnología especial para corregir distorsiones.
Los descubrimientos más emblemáticos del telescopio Hubble
Los hallazgos del Hubble han transformado prácticamente todos los campos de la astronomía. Gracias a él, se comprobó que existen agujeros negros gigantescos mientras se analizaban atmósferas de planetas lejanos, mostrando pruebas que antes eran solo ideas sin confirmar.
Expansión acelerada del universo
Uno de los logros más importantes del Hubble fue colaborar en el hallazgo de que el universo se expande cada vez más rápido, realizado por dos grupos independientes en 1998. Gracias a las supernovas Tipo Ia, que mantienen su brillo constante, los científicos calcularon la distancia entre galaxias muy remotas.
Este hallazgo abrió paso a la idea de materia oscura, una especie de impulso desconocido que ocupa cerca del 68% del universo y empuja su crecimiento cada vez más rápido. Durante casi tres décadas, Hubble usó unos 40 puntos de referencia en el espacio-tiempo para ayudar a medir con mejor exactitud cuán rápido se expande todo lo que existe.
Imágenes profundas del universo (Hubble Deep Field)
El Hubble Deep Field, hecho con 342 fotos distintas entre el 18 y el 28 de diciembre de 1995, cambió porcompleto cómo vemos el universo temprano. Esa zona que parecía vacía, tan pequeña como la punta de un alfiler visto desde lejos, mostró cerca de 3.000 galaxias.
El campo ultraprofundo de Hubble descubrió cerca de 10.000 galaxias; algunas diminutas y rojizas podrían ser de las más lejanas detectadas, formadas cuando el universo contaba tan solo 800 millones de años. Esa foto abarca unos 2,6 minutos de arco en cada borde, es decir, la veinticuatro millonésima fracción del firmamento completo.
Agujeros negros supermasivos en galaxias
El Hubble encontro la primera evidencia de que hay agujeros negros gigantescos en medio de casi todas las galaxias. Usando medidas muy precisas de la luz, observó cómo se mueven las estrellas y el gas alrededor del centro galáctico. Los datos mostraron cantidades enormes de masa, desde millones hasta mil millones de veces la del Sol, comprimidas en espacios bastante pequeños.
Uno de sus principales éxitos fue descubrir que muchos agujeros negros supermasivos están en galaxias, mostrando cómo estos cuerpos extraños influyen en el desarrollo de esas galaxias.
Formación de estrellas y planetas
Las fotos del Hubble de zonas donde nacen estrellas, tipo la Nebulosa del Águila, ayudan a entender cómo se forman con claridad nunca vista. El telescopio detectó discos alrededor de estrellas nuevas, exhibiendo pruebas reales de planetas en desarrollo.
Los famosos Pilares de la Creación mostraron torres de gas y polvo en las que surgen estrellas nuevas. Por otro lado, las observaciones de objetos Herbig-Haro captaron los chorros de material que disparan las estrellas recién formadas.
Estrellas variables y la escala de distancias cósmicas
El Hubble ha observado miles de estrellas variables Cefeidas en galaxias no tan lejanas, completando el conocimiento de escalas y distancias en el espacio. Estas estrellas cambian su luminosidad de forma regular dependiendo del tiempo que tardan, ademas de servir como velas estándar para conocer cuán separadas están unas de otras
A su vez, estas mediciones han permitido determinar la constante de Hubble, que describe la velocidad de expansión del universo. Los datos del telescopio han mostrado una discrepancia entre las mediciones locales y las del fondo cósmico de microondas. Se conoce como la tensión de Hubble y es uno de los problemas más importantes de la cosmología actual
El mantenimiento del telescopio Hubble y su legado
La longevidad del Hubble se debe en gran parte a su diseño modular y a las cinco misiones de servicio realizadas por transbordadores espaciales entre 1993 y 2009.
Misiones de servicio de los transbordadores espaciales
La primera intervención técnica (STS-61), en diciembre de 1993, solucionó el problema de visión borrosa al colocar un sistema corrector llamado COSTAR, además de cambiar la cámara inicial. Tras aquella, hubo cinco visitas más (SM 1, 2, 3A, 3B y 4) llevadas a cabo con naves orbitales de la NASA; comenzaron ese mismo año, aunque terminaron mucho después, en mayo de 2009.
Cada misión repotenció herramientas, cambió piezas dañadas o fallidas y mejoró las funciones técnicas del equipo espacial. El último lanzamiento (SM4), hecho en 2009, incorporó una nueva cámara de campoamplio, la WFC3, junto con un espectrógrafo para analizar orígenes cósmicos, potenciando desempeño científico del Hubble, garantizando que siga activo como mínimo hasta 2030.
Comparación y complementariedad con el telescopio James Webb
El espejo principal de Webb está formado por 18 piezas hexagonales de berilio cubiertas de oro; entre todas componen una superficie de 6,5 metros de ancho, frente a los 2,4 metros del Hubble. Gracias a esto, Webb capta luz sobre unos 25 metros cuadrados, casi seis veces más que el Hubble.
Este último proporciona imágenes y espectroscopía ultravioleta y visible de alta resolución, mientras que JWST está optimizado para el infrarrojo. Aunque el Hubble continúa dominando en estudios de estrellas cercanas, Webb logra observar fenómenos ocurridos hace más de 13 500 millones de años, mostrando cómo eran las galaxias al inicio.
El futuro del Hubble y su importancia continua
El Hubble cumplió 30 años en funcionamiento durante abril de 2020, si bien se espera que siga activo hasta mediados de la década del cuarenta. A pesar de tener cerca de 33 años desde su lanzamiento, el telescopio espacial sigue aportando datos el estudio de investigaciones espaciales. Por eso mismo, muchos científicos están buscando maneras de prolongar su vida útil por encima de lo previsto inicialmente.
La relación entre Hubble y Webb hace que cada uno sirva mejor para ciertos estudios. Aunque Webb mejora el conocimiento sobre galaxias distantes, Hubble es superior observando objetos cercanos, así como eventos breves o cambios rápidos en el espacio.