«Calculamos que sólo en la zona habitable de nuestra galaxia hay hasta varios miles de millones de planetas del tamaño de la Tierra», afirma. Nick Siegler, tecnólogo jefe del Programa de Exploración de Exoplanetas de la NASA en el JPL. La zona habitable es la región alrededor de una estrella donde las temperaturas son adecuadas para el agua líquida. «Queremos explorar la atmósfera de estos exoplanetas para buscar oxígeno, metano, vapor de agua y otras sustancias químicas que puedan indicar la presencia de vida. No veremos hombrecitos verdes, sino firmas espectrales de estas sustancias químicas clave. O lo que veremos llamar biofirmas.»
Según Siegler, la NASA decidió centrarse en la trayectoria del coronógrafo del concepto HWO, basándose en las recientes inversiones en este ámbito. Telescopio espacial romano Nancy Grace de la NASA, que utilizará coronógrafos avanzados para obtener imágenes de exoplanetas gigantes gaseosos. (El IPAC de Caltech es el hogar de Centro rumano de apoyo a la ciencia. Hoy en día, los coronógrafos se utilizan en muchos otros telescopios, incluido el Orbitador del Telescopio Espacial James Webb, el Hubble y observatorios terrestres.
Mawit desarrolló coronógrafos para su uso en instrumentos en el Observatorio W.M. Keck en la cima del Monte Maunakea, una montaña en la Isla Grande de Hawaii. La versión más nueva, conocida como coronógrafo de vórtice, fue inventada por Mawit y reside dentro del Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC), un instrumento que permite a los investigadores obtener imágenes y estudiar directamente las emisiones térmicas de exoplanetas gigantes gaseosos jóvenes y cálidos. El coronógrafo anula la luz de las estrellas hasta tal punto que el instrumento puede capturar imágenes de planetas aproximadamente un millón de veces más débiles que sus estrellas. Esto permite a los investigadores caracterizar en detalle las atmósferas, órbitas y ciclos de exoplanetas gigantes gaseosos jóvenes, lo que ayuda a responder preguntas sobre la formación y evolución de otros sistemas solares.
Pero obtener imágenes directas del planeta gemelo de la Tierra, donde es más probable que florezca la vida tal como la conocemos, requerirá una enorme mejora de las técnicas actuales. Los planetas como la Tierra que orbitan alrededor de estrellas similares al Sol en la zona habitable se pierden fácilmente en el resplandor de sus estrellas. Nuestro Sol, por ejemplo, es 10 mil millones de veces más ligero que la Tierra. Para que un coronógrafo alcance este nivel de supresión de la luz estelar, los investigadores tendrán que llevar sus técnicas al límite. «A medida que nos acercamos cada vez más a este nivel deseado de supresión de la luz estelar, los desafíos se vuelven exponencialmente más difíciles», dice Mawit.
Los participantes en el taller de Caltech discutieron la tecnología de cronógrafo, que incluye… Hacer un seguimiento Ondas de luz con un espejo deformable ultrapreciso en el interior del dispositivo. Si bien la corona puede bloquear gran parte de la luz de las estrellas, la luz dispersa aún puede llegar a la imagen final, apareciendo como puntos. Utilizando miles de motores que empujan y tiran de la superficie reflectante del espejo deformable, los investigadores pueden eliminar las manchas de luz estelar restantes.
El próximo telescopio espacial Nancy Grace Roman será el primero en utilizar este tipo de coronógrafo, que se denomina «activo» porque su espejo se deformará activamente. Después de más pruebas en el JPL, el coronógrafo romano finalmente se integrará en el telescopio final del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA y se lanzará al espacio a más tardar en 2027. El instrumento coronógrafo romano permitirá a los astrónomos tomar imágenes de exoplanetas de quizás hasta mil millones. veces más débil que los exoplanetas. Sus estrellas. Esto incluye gigantes gaseosos jóvenes y maduros, así como discos de escombros que quedaron del proceso de formación de planetas.
«El instrumento Roman Coronagraph es el siguiente paso de la NASA en el camino hacia la búsqueda de vida fuera de nuestro sistema solar», afirma. vanessa bailey, técnico de instrumentos coronógrafos romanos en JPL. «La brecha de rendimiento entre los telescopios actuales y los observatorios de mundos habitables es demasiado grande para cerrarla de inmediato. El instrumento coronógrafo rumano pretende servir como punto de partida intermedio. Demostrará muchas de las tecnologías necesarias, incluidas máscaras de coronógrafo y espejos deformables. con niveles de rendimiento nunca antes vistos: «Se consigue fuera del laboratorio».
Esforzarse por obtener imágenes directas del gemelo de la Tierra alrededor de una estrella similar al Sol significaría impulsar aún más la tecnología detrás de la corona romana. «Necesitamos poder deformar los espejos con un nivel de precisión de un picómetro», explica Mawit. «Tendríamos que suprimir la luz de las estrellas en otro factor de aproximadamente 100 en comparación con el cronógrafo de Roman. El taller nos ayudó a ver dónde están las lagunas en nuestra tecnología y dónde debemos desarrollar más en la próxima década».
Otros temas de conversación en el taller incluyeron el mejor tipo de espejo primario para usar con coronógrafos, recubrimientos de espejos, cómo lidiar con el daño a los espejos por micrometeoritos, técnicas de espejos deformables, así como detectores y herramientas avanzados para modelado y diseño integrados. Los ingenieros también proporcionaron una actualización sobre el estado y la preparación tecnológica de la cubierta estelar.
Mientras tanto, a medida que avanza la tecnología, otros científicos están fijando sus ojos en las estrellas en busca de planetas similares a la Tierra de los que HWO pueda obtener imágenes. mas que 5500 exoplanetas Se han descubierto hasta ahora, pero ninguno de ellos se parece realmente a la Tierra. Los instrumentos de búsqueda de planetas, como el nuevo Keck Planet Finder (KPF) dirigido por el Observatorio Keck de Caltech, ahora están mejor equipados para encontrar planetas buscando los tirones que ejercen sobre sus estrellas mientras orbitan a su alrededor. Los planetas más pesados ejercen una mayor atracción gravitacional, al igual que los planetas que orbitan más cerca de sus estrellas. El KPF está diseñado para encontrar planetas del tamaño de la Tierra en las zonas habitables de estrellas rojas jóvenes (las zonas habitables de las estrellas rojas están más cerca). Con mejoras adicionales en los próximos años, KPF podría detectar a los gemelos de la Tierra.
Para cuando se lance HWO a finales de la década de 2030 o principios de la de 2040, los científicos esperan tener un catálogo de al menos 25 planetas similares a la Tierra para explorar.
A pesar del largo camino por recorrer, los científicos del taller discutieron con entusiasmo estos desafíos con colegas que viajaron a Pasadena desde todo el país. La directora del JPL, Lori Lessin (MS’89, PhD’95), pronunció un apasionado discurso al inicio de la reunión. «Es un desafío apasionante y preocupante», afirmó. «Pero esto es para lo que todos vivimos. No lo hacemos solos. Lo hacemos juntos».
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