Los astrónomos quieren construir un observatorio en el espacio profundo dedicado a descubrir extraterrestres
Los astrónomos se están preparando para el lanzamiento del Observatorio de los Mundos Habitables, un telescopio espacial que buscará signos de vida en planetas similares a la Tierra alrededor de otras estrellas. La misión requerirá tecnología avanzada para bloquear el resplandor de las estrellas anfitrionas y revelar la tenue luz de los mundos distantes. Una vez desplegado, el Observatorio de los Mundos Habitables será el segundo en potencia, sólo superado por el Telescopio Espacial James Webb.
Los astrónomos se encuentran en el proceso de décadas de planificación necesaria para lanzar instrumentos astronómicos emblemáticos al espacio. El Estudio Decenal sobre Astronomía y Astrofísica 2020 esbozó una hoja de ruta de 10 años que representa los objetivos de la comunidad astronómica, donde se propuso por primera vez el Observatorio de los Mundos Habitables (HWO). El HWO, cuyo lanzamiento está previsto para finales de la década de 2030 o principios de la de 2040, dividirá el tiempo entre estudios de astrofísica general y estudios dedicados a exoplanetas, con la capacidad de investigar galaxias, estrellas y exoplanetas.
Dimitri Mawet , miembro del grupo de evaluación de tecnología de HWO, dice: “Antes de que podamos diseñar la misión, necesitamos desarrollar las tecnologías clave tanto como sea posible. Estamos en una fase de maduración tecnológica. La idea es seguir avanzando en las tecnologías que permitirán al Observatorio de los Mundos Habitables ofrecer su ciencia revolucionaria y al mismo tiempo minimizar los riesgos de sobrecostos en el futuro”. El telescopio espacial James Webb, que tenía un presupuesto asignado de mil millones de dólares, se disparó hasta los 10 mil millones de dólares cuando se lanzó en diciembre de 2021 .
La ciencia exoplanetaria ha pasado de una era de descubrimiento a una de caracterización, liderada por las capacidades de Webb. En lugar de simplemente encontrar exoplanetas, los científicos ahora están observando sus atmósferas, examinando cuidadosamente la luz de las estrellas anfitrionas a medida que los planetas pasan por delante, desde el punto de vista de la Tierra, conocido como tránsitos, o la luz de la estrella como planeta. pasa detrás de él, conocidos como eclipses secundarios. El HWO requerirá la capacidad de observar directamente la luz de mundos distantes y, para ello, deberá bloquear la luz de las estrellas anfitrionas.
Hay dos métodos principales que se utilizan para bloquear la luz de las estrellas. Un coronógrafo es un componente dentro del telescopio que bloquea la luz de la estrella anfitriona, así como los picos de difracción causados por la luz que interactúa con el propio telescopio, lo que permite que el instrumento detecte objetos mucho más débiles que una estrella. El otro método principal para bloquear la luz de las estrellas es una sombra estelar, que es una máscara potencialmente flotante fuera del instrumento que se despliega en el espacio.
Los coronógrafos son la más madura de las dos tecnologías y ya se utilizan en Webb, Hubble y varios observatorios terrestres. El HWO espera detectar biofirmas en mundos distantes, las sustancias químicas reveladoras en la atmósfera planetaria que solo pueden ser producidas por organismos vivos que respiran en la superficie, y no mediante ningún proceso natural. Los coronógrafos permiten que incluso los instrumentos terrestres, como el Observatorio WM Keck en Hawai’i, obtengan imágenes directamente de gigantes gaseosos en órbitas alrededor de estrellas distantes. Sin embargo, los instrumentos futuros tendrán que ser mucho más potentes para obtener imágenes directas de los pequeños mundos rocosos donde es probable que exista vida.
Para una civilización distante, un planeta pequeño como la Tierra se perdería bajo el resplandor del Sol. El Sol eclipsa a la Tierra 10 mil millones de veces, que es la cantidad de supresión de la luz estelar necesaria para observar pequeños mundos rocosos orbitando en las zonas habitables de sus estrellas anfitrionas, a la distancia justa para que exista agua líquida en la superficie. Para que los futuros observatorios alcancen este nivel de sensibilidad, la tecnología del coronógrafo debe llevarse al límite.
El método de los científicos consiste en utilizar un espejo deformable ultrapreciso dentro del telescopio con miles de actuadores para controlar cuidadosamente la trayectoria de la luz procedente de mundos distantes. El telescopio espacial romano Nancy Grace, que se lanzará en 2027, será el primero en utilizar este nuevo tipo de coronógrafo. El uso de máscaras de coronógrafo y espejos deformables en el telescopio romano proporcionará a los científicos la valiosa experiencia necesaria para diseñar el coronógrafo más sofisticado necesario para HWO.