Actualmente se está planificando el próximo gran telescopio espacial de la NASA

El Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA solo ha estado operativo durante poco más de un año, pero eso no impide que la agencia espacial más grande del mundo debata sobre el próximo gran telescopio espacial que podría servir como sucesor del JWST en algún momento en el futuro. Ingrese al Observatorio de Mundos Habitables (HWO), que se propuso por primera vez como la próxima gran misión astrofísica de la NASA durante el estudio decenal de Astronomía y Astrofísica 2020 (Astro2020) de la Academia Nacional de Ciencias.

Si bien sus capacidades tecnológicas potenciales incluyen el estudio de exoplanetas, estrellas, galaxias y otros innumerables cuerpos celestes en busca de vida extraterrestre, queda un largo camino por recorrer antes de que HWO deslumbre a los científicos y al público con imágenes impresionantes y nuevos conjuntos de datos.

«Antes de que podamos diseñar la misión, necesitamos desarrollar las tecnologías clave tanto como sea posible», dijo el Dr. Dimitri Mauet, profesor de astronomía en el Instituto de Tecnología de California y científico investigador principal en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA. «Estamos en una etapa de madurez tecnológica. La idea es seguir desarrollando tecnologías que permitan al Observatorio de los Mundos Habitables ofrecer su ciencia revolucionaria minimizando al mismo tiempo el riesgo de futuros sobrecostos».

El Dr. Maut es una de las 56 personas seleccionadas para formar parte del Grupo de Evaluación Técnica (TAG) de HWO, que está programado para celebrar sus primeras reuniones en Washington, D.C., entre el 31 de octubre y el 2 de noviembre de 2023. Como parte de estas reuniones, Los individuos se organizarán en dos grupos como parte del Gran Programa de Madurez del Observatorio de la NASA (GOMAP): el Equipo de Revisión de Ciencia, Tecnología y Arquitectura (START) y el Grupo de Evaluación Técnica (TAG) (lista completa de miembros para ambos equipos). disponible aquí). Mientras que START se centrará en los objetivos científicos del HWO, TAG se centrará en el diseño del HWO y la tecnología necesaria para cumplir con los requisitos de diseño.

La Dra. Fiona Harrison, copresidenta del proyecto decenal Astro2020, dijo: “El estudio decenal recomendó esta misión como su máxima prioridad debido a las capacidades transformadoras que proporcionará a la astrofísica, junto con su potencial para comprender sistemas solares completos más allá del nuestro. » Rosen Profesor de Física y Presidente del Comité Kent y Joyce Kresa del Departamento de Física, Matemáticas y Astronomía, ambos en el Instituto de Tecnología de California.

Actualmente, los intentos de identificar biofirmas en exoplanetas se limitan al estudio de sus atmósferas mediante espectroscopia, un método que implica analizar la luz para identificar los gases que puedan estar presentes. Un aspecto clave del análisis de las atmósferas exoplanetarias es que bloquean el brillo masivo de la estrella madre del exoplaneta, dejando sólo una tenue luz estelar reflejada en la atmósfera de un exoplaneta cercano. El bloqueo del resplandor de las estrellas se realiza de dos formas básicas: corona y sombra de estrella.

Inventado por primera vez por el astrónomo francés Dr. Bernard Lyot en 1939 para estudiar nuestro Sol, el coronógrafo es interno a un telescopio y bloquea la luz de las estrellas mediante un proceso de varios pasos que involucra una máscara, una arandela (también llamada parada de Lyot) y un dispositivo especial. . Todos los espejos funcionan en conjunto para primero reducir grandes cantidades de luz estelar que ingresan al telescopio y luego, finalmente, revelar exoplanetas que se han estado ocultando dentro del resplandor de la estrella. Luego, los astrónomos pueden utilizar la espectroscopia para analizar la luz de estos exoplanetas y determinar qué gases hay dentro de sus atmósferas.

Actualmente, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y el JWST son los únicos telescopios espaciales que utilizan coronógrafos para estudiar exoplanetas, junto con varios telescopios terrestres, incluido el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO), el Gemini Planet Imager y el . Está ubicado en el Observatorio Keck en Hawaii. En el futuro, hay planes para que el próximo Telescopio Espacial Romano Nancy Grace de la NASA (a menudo abreviado como Telescopio Espacial Romano) utilice un coronógrafo avanzado conocido como Instrumento Coronográfico (CGI) para obtener imágenes de exoplanetas gaseosos, y está previsto que Roman se lance a bordo de un SpaceX. Nave espacial Halcón. Pesado en algún momento de 2027.

Si el coronógrafo es interno al telescopio, la sombra de la estrella es su contraparte externa. Si bien ningún telescopio espacial actual utiliza sombras de estrellas, los modelos de desarrollo diseñados y construidos por la NASA se separarán de un futuro telescopio espacial y se extenderán a cierta distancia frente a él, actuando como una sombra literal para bloquear la luz de una estrella distante, con el objetivo de Detectando exoplanetas en su órbita. Si bien el método de seguimiento de estrellas presenta una infinidad de desafíos de ingeniería, incluido el despliegue adecuado y el despliegue a la distancia correcta frente a un telescopio espacial, los científicos plantean la hipótesis de que su simplicidad y versatilidad para poder usarse con fines científicos distintos de la búsqueda de exoplanetas podría hacer es posible lograr esto. . Un complemento ideal para futuros telescopios espaciales.

«Estimamos que hay hasta varios miles de millones de planetas del tamaño de la Tierra sólo en la zona habitable de nuestra galaxia», dijo el Dr. Nick Siegler, director de tecnología del Programa de Exploración de Exoplanetas de la NASA en el JPL de la NASA. «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.»

El Dr. Sigler señaló que la NASA eligió el camino del coronógrafo para HWO, como lo demuestra su uso potencial en el próximo telescopio espacial rumano. Según el estudio decenal, está previsto que HWO se lance en algún momento a finales de la década de 2030 o principios de la de 2040, y se prevé que el tiempo de observación se divida entre el estudio de exoplanetas y la astrofísica común.