Cuando el telescopio espacial James Webb, la joya de la corona de la astronomía moderna, comenzó a enviar datos, los científicos notaron que algo no funcionaba como se esperaba. A pesar de su compleja ingeniería y de su costo de 10,000 millones de dólares, uno de sus instrumentos clave, el Interferómetro de Enmascaramiento de Apertura (AMI), presentaba una leve pero significativa distorsión en las imágenes. Este defecto, similar al que afectó al telescopio Hubble tras su lanzamiento en los años noventa, amenazaba con comprometer la nitidez de las observaciones.
Sin embargo, esta vez no fue necesaria una misión de astronautas para reparar el problema. Desde un laboratorio en Sídney, dos estudiantes de doctorado desarrollaron una solución basada exclusivamente en software e inteligencia artificial, logrando restaurar la capacidad total del instrumento afectado. La historia de Louis Desdoigts y Max Charles, que incluso se tatuaron el instrumento que ayudaron a salvar, es un testimonio de cómo el ingenio humano puede resolver problemas a millones de kilómetros de distancia sin necesidad de intervención física.
El impacto de esta solución va más allá de la reparación técnica. Marca un nuevo paradigma en la exploración espacial: futuras misiones podrían contar con soluciones basadas exclusivamente en código y datos, evitando los costos y riesgos de enviar humanos al espacio para reparar telescopios o sondas. Al igual que un oftalmólogo que ajusta los lentes de un paciente con la receta exacta, los investigadores han ajustado la "visión" del James Webb con precisión milimétrica, solo que en este caso el paciente está a 1.5 millones de kilómetros de distancia.
El origen del problema: una distorsión electrónica sutil
El telescopio James Webb utiliza cámaras de infrarrojo para captar la luz de objetos lejanos y antiguos del universo. Una de sus herramientas más precisas es el AMI, diseñado en Australia, que permite observar detalles finos de estrellas y exoplanetas mediante una técnica llamada interferometría. Este sistema combina la luz recogida por distintas partes del espejo principal, logrando una resolución altísima que permite ver objetos que de otro modo serían invisibles.
La interferometría funciona dividiendo la luz entrante en múltiples rayos que luego se combinan para crear patrones de interferencia. Estos patrones revelan información extraordinariamente detallada sobre la fuente de luz, permitiendo a los astrónomos detectar planetas orbitando estrellas distantes, medir los tamaños de estrellas individuales, e incluso observar los chorros de material expulsado por agujeros negros supermasivos. El AMI es esencialmente una máscara de metal con agujeros precisamente posicionados que se coloca frente al detector, permitiendo que solo ciertos rayos de luz pasen y creen patrones de interferencia.
Pero los científicos notaron que las imágenes tenían un desenfoque difícil de explicar. Tras un análisis detallado, descubrieron que el origen estaba en un efecto electrónico conocido como "brighter-fatter", donde la carga eléctrica se derrama hacia los píxeles adyacentes en el detector, alterando la precisión de los datos captados. Este fenómeno ocurre cuando los píxeles del sensor se saturan de carga eléctrica y afectan a los píxeles vecinos, creando una distorsión sutil pero sistemática en las imágenes.
Cómo funciona el efecto "brighter-fatter"
Carga eléctrica en píxeles: Cuando la luz infrarroja golpea el detector del telescopio, los fotones son convertidos en electrones que se acumulan en píxeles individuales. Cada píxel está diseñado para contener su carga de forma aislada, pero en la práctica, las cargas eléctricas pueden interactuar entre píxeles vecinos.
Derrame hacia píxeles adyacentes: En el efecto brighter-fatter, cuando un píxel recibe mucha luz (y por lo tanto acumula mucha carga), esa carga eléctrica genera un campo eléctrico que puede empujar electrones hacia los píxeles vecinos. Esto hace que las fuentes brillantes parezcan artificialmente más grandes y borrosas de lo que realmente son.
Impacto en la interferometría: Para la interferometría de enmascaramiento de apertura, donde la posición precisa de los patrones de luz es crítica para reconstruir imágenes de alta resolución, incluso distorsiones de fracciones de píxel pueden comprometer seriamente los resultados. Los patrones de interferencia que deberían ser nítidos se vuelven borrosos, haciendo imposible extraer la información detallada que el instrumento fue diseñado para proporcionar.
Severidad inesperada: Aunque el efecto brighter-fatter es conocido en cámaras infrarrojas, su severidad en el detector del AMI del James Webb fue mucho mayor de lo anticipado durante el diseño. Esto amenazaba particularmente la capacidad de detectar objetos tenues como exoplanetas débiles junto a estrellas brillantes, donde el contraste preciso es esencial.
En condiciones normales, una avería así requeriría una misión de mantenimiento. El telescopio Hubble enfrentó un problema similar cuando se descubrió que su espejo principal tenía una aberración esférica, y la corrección requirió una misión del transbordador espacial con astronautas instalando lentes correctivas mediante caminatas espaciales. Pero el Webb está demasiado lejos para eso. Posicionado en el punto de Lagrange L2, a 1.5 millones de kilómetros de la Tierra, está más allá del alcance de cualquier misión tripulada con la tecnología actual. Cualquier ajuste debía hacerse desde la Tierra, sin tocar físicamente el telescopio.
La solución: AMIGO, un aliado digital para el Webb
Ante este reto, los investigadores Louis Desdoigts y Max Charles, junto con el profesor Peter Tuthill y el equipo del Instituto de Astronomía de la Universidad de Sídney, crearon AMIGO (Aperture Masking Interferometry Generative Observations), una herramienta basada en inteligencia artificial y simulaciones de óptica avanzada. También colaboró el profesor asociado Ben Pope de la Universidad Macquarie, aportando expertise en modelado computacional de instrumentos astronómicos.
El objetivo de AMIGO era modelar con exactitud cómo funcionaba el telescopio en el espacio, incluyendo sus imperfecciones electrónicas. Esta no es una tarea trivial. El sistema tenía que simular con alta precisión la física óptica del AMI, incluyendo variables como la forma exacta de los 18 espejos hexagonales que componen el espejo principal del Webb, las características del filtro de apertura, las propiedades del objeto observado, y crucialmente, el comportamiento electrónico defectuoso del detector.
Mediante redes neuronales y ajustes algorítmicos, lograron corregir el defecto en las imágenes, devolviendo al instrumento su nitidez original sin modificar una sola pieza del telescopio. La aproximación fue sofisticada: en lugar de intentar comprender completamente por qué ocurría el efecto brighter-fatter a nivel físico fundamental, el equipo se enfocó en encontrar la manera más efectiva de corregirlo al procesar los datos.
El enfoque combinó dos componentes clave. Primero, un modelo físico detallado de la óptica del AMI que simula cómo la luz viaja a través del sistema, interactúa con la máscara de apertura, y crea patrones de interferencia en el detector. Este modelo captura la geometría precisa del instrumento y las leyes fundamentales de la óptica que gobiernan su comportamiento.
Segundo, una red neuronal entrenada para representar el comportamiento electrónico del detector, incluyendo el efecto brighter-fatter. Esta red aprendió a partir de observaciones de estrellas conocidas cómo la distorsión afecta las imágenes, y luego pudo invertir ese proceso para "desenmascarar" imágenes previamente difusas. El aprendizaje automático fue crucial aquí porque el comportamiento exacto del defecto es complejo y difícil de modelar analíticamente, pero puede ser aprendido empíricamente a partir de datos.
De galaxias difusas a detalles nítidos: los resultados
El impacto de esta solución ha sido inmediato y dramático. Las imágenes procesadas con AMIGO muestran un nivel de detalle asombroso que estaba completamente ausente en las versiones sin corregir. Se han obtenido observaciones directas de objetos extremadamente difíciles de captar, como un exoplaneta tenue y una enana marrón en órbita de la estrella HD 206893, situada a 133 años luz de la Tierra.
La detección de este exoplaneta es particularmente significativa. Los exoplanetas son notoriamente difíciles de observar directamente porque son miles o millones de veces más débiles que las estrellas que orbitan. La mayoría de los exoplanetas conocidos han sido detectados indirectamente mediante métodos como el tránsito (observando cómo la luz de la estrella se atenúa cuando el planeta pasa frente a ella) o la velocidad radial (midiendo cómo la estrella se tambalea debido a la atracción gravitacional del planeta). Las imágenes directas de exoplanetas requieren una resolución angular extraordinaria y la capacidad de distinguir el débil punto de luz del planeta del brillo abrumador de la estrella.
También se logró capturar con gran definición un chorro de agujero negro, el volcán de la luna Io de Júpiter, y los vientos estelares polvorientos de la estrella WR 137. Cada una de estas observaciones demuestra diferentes capacidades restauradas del AMI. El chorro de agujero negro requiere una resolución extremadamente alta para resolver estructuras finas en el material que está siendo expulsado a velocidades relativistas. El volcán de Io requiere la capacidad de detectar características térmicas débiles en un cuerpo relativamente pequeño. Los vientos estelares polvorientos de WR 137 requieren sensibilidad a estructuras extendidas y asimétricas alrededor de la estrella.
Este avance marca un nuevo hito en la historia del James Webb. No solo se ha salvado una herramienta esencial sin intervención física, sino que se ha ampliado su potencial científico, permitiéndole ver más lejos y con mayor claridad que nunca. Las observaciones que ahora son posibles con el AMI corregido abrirán nuevas ventanas a fenómenos que de otro modo permanecerían ocultos, desde la formación planetaria en discos protoplanetarios hasta la estructura detallada de regiones de formación estelar.
La historia de Hubble se repite, pero con un final diferente
La situación del James Webb con su AMI borroso es reminiscente del problema que enfrentó el telescopio espacial Hubble poco después de su lanzamiento en 1990. Tras décadas de planificación y construcción, los astrónomos descubrieron con horror que el espejo principal del Hubble tenía una aberración esférica, un defecto en su curvatura que causaba que las imágenes fueran borrosas. El problema se originó en un error de fabricación: el espejo había sido pulido a la forma incorrecta debido a una pieza de equipo de prueba mal calibrada.
La corrección del Hubble requirió una misión del transbordador espacial en 1993, durante la cual astronautas instalaron un paquete de óptica correctiva llamado COSTAR (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement). Esta misión, conocida como STS-61, involucró cinco caminatas espaciales y fue descrita como una de las misiones de reparación más complejas jamás intentadas. El costo fue de cientos de millones de dólares, y el riesgo para los astronautas fue considerable.
El contraste con la reparación del James Webb no podría ser más marcado. Donde el Hubble requirió astronautas arriesgando sus vidas en el espacio, el Webb fue reparado por estudiantes de doctorado en un laboratorio terrestre. Donde el Hubble necesitó hardware físico instalado mediante caminatas espaciales, el Webb fue corregido mediante software descargado desde la Tierra. Donde el Hubble consumió cientos de millones de dólares en una misión de reparación, el Webb fue salvado con el costo de una investigación de doctorado.
Comparación: Reparación del Hubble versus reparación del Webb
Hubble (1993): Problema: Aberración esférica en el espejo principal debido a error de fabricación. Solución: Misión del transbordador espacial STS-61 con cinco caminatas espaciales para instalar el paquete óptico correctivo COSTAR. Costo: Cientos de millones de dólares. Riesgo: Alto, involucrando astronautas en el espacio. Tiempo: Varios años desde la detección del problema hasta la reparación.
Webb (2025): Problema: Efecto brighter-fatter en el detector del AMI causando distorsión de imágenes. Solución: Software AMIGO desarrollado por estudiantes de doctorado que corrige las distorsiones mediante procesamiento de datos. Costo: Costo de investigación de doctorado, una fracción del costo de una misión espacial. Riesgo: Cero, toda la corrección se realiza desde la Tierra. Tiempo: Aproximadamente un año desde la detección hasta la implementación de la solución.
Lección aprendida: La diferencia fundamental es que el problema del Hubble era de hardware (un espejo físicamente mal formado) que requería una solución de hardware, mientras que el problema del Webb era de comportamiento electrónico que podía ser compensado mediante procesamiento de datos. Esta distinción subraya la importancia de diseñar instrumentos espaciales con capacidad de calibración y corrección por software cuando sea posible.
El compromiso personal: tatuajes y dedicación
La historia de Louis Desdoigts y Max Charles es también un testimonio del compromiso personal que puede surgir cuando se trabaja en algo tan trascendente como la observación del universo. Ambos estudiantes se tatuaron el instrumento AMI que ayudaron a reparar, un gesto que habla de cuán profundamente se involucraron con el proyecto. No es común que los científicos se tatúen sus experimentos, pero tampoco es común tener la oportunidad de salvar un instrumento en el telescopio más poderoso jamás construido.
Desdoigts, ahora investigador postdoctoral en la Universidad de Leiden en los Países Bajos, y Charles, a punto de terminar su doctorado en Sídney, han dejado huella en la historia de la astronomía moderna. Su trabajo será citado en artículos científicos durante décadas conforme los astrónomos utilicen datos del AMI corregido para hacer descubrimientos sobre exoplanetas, agujeros negros y formación estelar.
El camino no fue fácil. Desarrollar AMIGO requirió comprender profundamente tanto la física óptica del instrumento como las técnicas avanzadas de aprendizaje automático necesarias para modelar el comportamiento del detector. Requirió acceso a datos de calibración del telescopio, colaboración con expertos en múltiples instituciones, y la persistencia de seguir refinando el modelo hasta que funcionara correctamente.
Tecnología australiana con impacto global
El AMI ya era un logro significativo de la ciencia australiana, siendo el único componente del telescopio diseñado fuera de Estados Unidos y Europa. El telescopio James Webb es un proyecto conjunto de la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA), con contribuciones de instituciones en múltiples países. Que Australia haya conseguido un lugar en este consorcio global es un testimonio de la excelencia de su comunidad astronómica.
Con la intervención de AMIGO, Australia vuelve a destacar como un actor clave en la exploración espacial, demostrando que el talento científico no requiere de grandes presupuestos ni naves espaciales para hacer contribuciones esenciales. El costo total del desarrollo de AMIGO fue una fracción minúscula del costo de 10,000 millones de dólares del telescopio mismo, pero su impacto en maximizar el retorno científico de esa inversión es enorme.
El éxito de AMIGO también subraya la importancia de la colaboración internacional en la ciencia moderna. Aunque el software fue desarrollado en Australia, utilizó datos de calibración recopilados por científicos en Estados Unidos y Europa, se benefició de algoritmos desarrollados por la comunidad global de aprendizaje automático, y será utilizado por astrónomos de todo el mundo. La ciencia funciona mejor cuando el conocimiento fluye libremente a través de las fronteras.
El futuro de las reparaciones espaciales podría estar en la Tierra
Lo logrado con AMIGO plantea una posibilidad fascinante: que futuras misiones espaciales podrían contar con soluciones basadas exclusivamente en código y datos, evitando los costos y riesgos de enviar humanos al espacio para reparar telescopios o sondas. Esta es una lección importante para el diseño de futuros observatorios espaciales.
Al igual que un oftalmólogo que ajusta los lentes de un paciente con la receta exacta, los investigadores han ajustado la "visión" del James Webb con precisión milimétrica, solo que en este caso el paciente está a 1.5 millones de kilómetros de distancia. La analogía es apropiada: así como los lentes correctivos pueden compensar imperfecciones en el ojo humano sin cirugía, el procesamiento de datos puede compensar imperfecciones en los instrumentos espaciales sin misiones de reparación.
Esto sugiere que los diseñadores de futuros telescopios espaciales deberían incorporar desde el principio la capacidad de calibración y corrección por software. En lugar de intentar hacer el hardware perfectamente libre de defectos, lo cual es extraordinariamente difícil y costoso, podría ser más práctico aceptar que habrá imperfecciones pero diseñar sistemas que puedan caracterizarlas y compensarlas mediante procesamiento de datos.
Principios de diseño para futuros observatorios espaciales
Redundancia de calibración: Incluir múltiples métodos independientes para caracterizar el comportamiento de los instrumentos, permitiendo la validación cruzada y la detección de problemas inesperados como el efecto brighter-fatter del AMI.
Flexibilidad en el procesamiento de datos: Diseñar pipelines de procesamiento de datos que puedan ser actualizados y refinados después del lanzamiento conforme se comprenden mejor las características del instrumento. AMIGO es un ejemplo perfecto de esto, un algoritmo que no existía cuando el Webb fue lanzado pero que ahora es esencial para su operación.
Arquitectura de software actualizable: Asegurar que el software del telescopio pueda ser actualizado desde la Tierra sin requerir acceso físico al hardware. Esto permite no solo correcciones de errores sino también mejoras en capacidades a lo largo de la vida útil de la misión.
Modelado predictivo: Desarrollar modelos computacionales detallados de cómo se espera que se comporte el instrumento antes del lanzamiento, facilitando la identificación y corrección de discrepancias entre el comportamiento predicho y observado una vez en órbita.
Colaboración con la comunidad científica: Hacer que los datos de calibración estén disponibles para investigadores fuera del equipo de la misión, permitiendo que la comunidad más amplia contribuya a resolver problemas y mejorar el rendimiento del instrumento, como hicieron Desdoigts y Charles.
Las limitaciones y desafíos restantes
Aunque AMIGO ha restaurado la capacidad completa del AMI, no todos los problemas pueden resolverse mediante software. El telescopio James Webb ha enfrentado otros desafíos durante su misión, incluidos impactos de micrometeoritos en su espejo principal que han causado daños permanentes al hardware. En 2022, un micrometeorito golpeó uno de los 18 segmentos del espejo, causando una distorsión que no puede ser completamente compensada mediante ajustes.
Estos impactos son inevitables y estaban dentro de los cálculos de la NASA al diseñar el telescopio. Los ingenieros anticiparon que los espejos y el escudo solar se degradarían lentamente a lo largo de la vida útil del telescopio debido a impactos repetidos. Aunque cada segmento de espejo puede ser reposicionado mediante actuadores para mantener el enfoque óptimo, el daño físico a la superficie del espejo es permanente.
La lección es que hay un límite a lo que el software puede lograr. Los problemas de hardware genuinos, daño físico real a componentes, no pueden ser corregidos mediante procesamiento de datos. AMIGO funciona porque el efecto brighter-fatter es una distorsión sistemática y predecible que puede ser modelada y compensada. Pero un espejo roto o un detector muerto no pueden ser reparados con código.
Sin embargo, la distinción entre problemas que pueden y no pueden ser resueltos mediante software se está volviendo más matizada. Técnicas avanzadas de procesamiento de imágenes pueden compensar parcialmente incluso por daños físicos, reconstruyendo información que de otro modo se perdería. El campo de la óptica computacional está avanzando rápidamente, permitiendo que el procesamiento de datos logre cosas que antes requerían hardware perfecto.
La mirada interminable
Con el telescopio ya corregido, los científicos pueden volver a enfocarse en su misión original: desentrañar los misterios del cosmos, observar los primeros momentos del universo, estudiar atmósferas de exoplanetas y buscar signos de vida en otros mundos. El AMI restaurado contribuirá a todos estos objetivos, proporcionando observaciones de alta resolución que complementan las capacidades de los otros instrumentos del Webb.
La historia de AMIGO es fundamentalmente una historia sobre el ingenio humano. Cuando un problema de 10,000 millones de dólares surgió a 1.5 millones de kilómetros de distancia, dos estudiantes de doctorado encontraron una solución elegante que no requirió enviar astronautas al espacio ni gastar cientos de millones en una misión de reparación. Solo requirió comprensión profunda de la física, dominio de técnicas computacionales avanzadas, y la persistencia de seguir trabajando en el problema hasta resolverlo.
Es también una historia sobre cómo está cambiando la exploración espacial. Las misiones de décadas pasadas dependían de la perfección del hardware porque una vez que un satélite estaba en órbita, poco podía hacerse para corregir problemas. Las misiones modernas están diseñadas con la expectativa de que el software será refinado continuamente a lo largo de la vida de la misión, adaptándose a condiciones cambiantes y compensando por comportamiento inesperado del hardware.
Para los futuros astrónomos e ingenieros, la lección es que las herramientas más poderosas para la exploración espacial podrían no ser naves espaciales y cohetes, sino algoritmos y datos. La capacidad de modelar sistemas complejos, aprender de datos, y compensar por imperfecciones mediante procesamiento computacional está permitiendo que hagamos cosas que serían imposibles o prohibitivamente caras con hardware perfecto.
Para la astronomía, el impacto será sentido en cada descubrimiento hecho con el AMI restaurado durante el resto de la misión del Webb. Cada exoplaneta detectado, cada disco protoplanetario resuelto, cada chorro de agujero negro capturado será posible gracias al trabajo de Desdoigts, Charles y su equipo. Sus nombres estarán en los agradecimientos de innumerables artículos científicos, una forma de inmortalidad científica que complementa los tatuajes en su piel.
Y para el público, la historia ofrece un recordatorio optimista de lo que podemos lograr cuando combinamos la ambición de proyectos masivos como el James Webb con la creatividad de investigadores individuales dispuestos a abordar problemas difíciles. El universo es vasto y misterioso, pero tenemos las herramientas y el talento para explorarlo, incluso cuando esas herramientas necesitan ser reparadas desde un millón y medio de kilómetros de distancia.
Referencias
Desdoigts, L., Charles, M., Tuthill, P., Pope, B. et al. (2025). AMIGO: Aperture Masking Interferometry Generative Observations for JWST. Universidad de Sídney y Universidad Macquarie, octubre de 2025.
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WWWhat's New. (2025). Cómo se afinó la visión del telescopio James Webb desde 1.5 millones de kilómetros de distancia. 22 de octubre de 2025.
NASA. (2022). James Webb Space Telescope: Micrometeoroid impact on primary mirror segment C3. Informe técnico, julio de 2022.
NASA, ESA, CSA. (2021). James Webb Space Telescope: Mission Overview and Scientific Objectives. Documentación técnica del proyecto.
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Universidad de Sídney. (2025). Australian students repair multi-billion dollar space telescope with algorithm. Comunicado de prensa, noviembre de 2025.
