THEIA, un telescopio espacial para detectar exoplanetas

El telescopio espacial Hubble (HST) ha sido un éxito tan impresionante que resulta lógico pensar en un sucesor. ¿El James Webb? Bueno, este futuro telescopio observará en el infrarrojo, por lo que no se puede decir que sea una continuación del Hubble precisamente. Si hablamos de telescopios espaciales similares al Hubble, quizás el proyecto más osado sea ATLAST. Difícilmente se hará realidad, pero impresiona. Sin embargo, hoy me gustaría recordar otra propuesta de hace unos tres años que pasó bastante desapercibida en su momento. Hablo del telescopio espacial THEIA de la NASA, un observatorio orbital que hubiera cambiado nuestra visión del universo.

Telescopio espacial THEIA (NASA).

THEIA (Telescope for Habitable Exoplanets and Interstellar/Intergalactic Astronomy) debía haber tenido un espejo primario de cuatro metros (el Hubble tiene 2,4 metros y el James Webb 6,5) de tipo monolítico y muy luminoso, con una relación focal de 1,5. Es decir, el espejo no estaría segmentado ni se desplegaría en el espacio como el del JWST para ahorrar costes. El problema de un telescopio espacial es que los observatorios terrestres son cada vez más grandes y potentes, con lo cual la diferencia entre un telescopio espacial y uno terrestre se está reduciendo a pasos agigantados -cuando no ha desaparecido por completo-. Pero un telescopio orbital siempre tendrá una ventaja sobre cualquier observatorio situado en la Tierra: su capacidad para estudiar aquellas regiones del espectro electromagnético que nuestra atmósfera no deja pasar. En el caso de un telescopio óptico, estas regiones son el ultravioleta y el infrarrojo. THEIA se presentó como un complemento del JWST, así que no observaría en el infrarrojo medio, sino en el visible y en el ultravioleta cercano (250-700 nm), aunque también sería capaz de ver en el infrarrojo cercano (700-1000 nm).

A pesar de que el telescopio estudiaría todo tipo de objetos celestes, pondría especial énfasis en la investigación de exoplanetas gracias a tres instrumentos principales. El espectrógrafo ultravioleta (UVS) estudiaría los procesos de formación estelar y las interacciones entre galaxias, además de observar tránsitos planetarios en 100-300 nm. La cámara de formación estelar (SFC) nos permitiría ver en alta resolución (en el rango 190-1075 nm) las regiones cercanas de nuestra galaxia donde están naciendo estrellas -las estrellas jóvenes emiten profusamente en ultravioleta-, así como todo tipo de galaxias. Esta cámara tendría un campo de 15 x 19 minutos de arco y un sensor de 3,3 gigapíxels. Por último, el caracterizador de exoplanetas (XPC) serviría para descubrir planetas extrasolares situados en la zona habitable de sus estrellas. XPC estaría formado en realidad por tres cámaras que cubrirían tres rangos de longitudes de onda (250-400 nm, 400-700 nm y 700-1000 nm, respectivamente).

Óptica de THEIA (NASA).
Objetivos científicos de THEIA (NASA).

Para alcanzar el contraste necesario en su labor de cazaplanetas, THEIA se usaría en conjunción con un ocultador externo (starshade), similar al propuesto para el James Webb. Este ocultador, lanzado independientemente por un cohete Atlas V, mediría 40 metros de diámetro y usaría propulsión iónica para mantenerse en su sitio. Para observaciones en el visible (400-700 nm) el ocultador estaría situado a 55000 kilómetros del telescopio, mientras que a la hora de observar en el infrarrojo cercano se colocaría más cerca, a sólo 35000 kilómetros. Mientras el ocultador se traslada de una posición a otra, THEIA puede realizar observaciones astrofísicas no relacionadas con los exoplanetas.

Starshade para detectar exoplanetas con THEIA (NASA).
Despliegue del starshade (NASA).

En principio, THEIA buscaría planetas alrededor de 130 estrellas durante su misión primaria de cinco años. Incluso si solamente un 10% de ellas tuviera planetas de tipo terrestre, al menos cinco planetas podrían ser estudiados con todo detalle. Con ayuda del ocultador, THEIA hubiera visto estos planetas directamente y analizado sus atmósferas mediante la cámara XPC. El objetivo último de estas observaciones sería encontrar biomarcadores, es decir, sustancias que delatarían la presencia de vida. La cámara XPC hubiera podido descubrir la marca espectral de varios biomarcadores, tales como ozono, oxígeno molecular, metano y agua. También captaría, de existir, el ‘límite rojo’ causado por la presencia de vegetación basada en la clorofila y la dispersión Rayleigh que provoca que el cielo sea azul. En resumen, una pasada.

Biomarcadores que podría detectar THEIA en la atmósfera de una exotierra a 10 pársecs de distancia tras cinco días de observación. Se muestran tres espectros para tres épocas distintas de nuestro planeta (NASA).

Con una masa de 5700 kg, THEIA hubiera sido lanzado con un cohete Atlas V convencional alrededor del año 2023. Si las estimaciones de coste son creíbles, habría salido por cinco mil o seis mil millones de dólares, incluyendo el ocultador. Poco dinero por la posibilidad detectar vida en otro planeta. Por supuesto, nunca pasó de la fase de diseño conceptual. De hecho, no corren buenos tiempos para los proyectos astrofísicos en la NASA. Incluso el futuro telescopio WFIRST-AFTA, mucho más modesto que THEIA, peligra a pesar de contar con la ayuda de la NRO. En cualquier caso, lo que siempre me ha interesado de THEIA es que se trata de una alternativa mucho más barata y viable que el monstruoso ATLAST. Si alguna vez la NASA se decide a construir un verdadero sucesor del Hubble, lo más probable es que termine pareciéndose a THEIA. O eso espero.

Referencias:


11 Comentarios

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Santiago

Ola, “habría”, “tendría”, “buscaría”…siempre el condicional. Alguien ya lo dijo por aquí: qué rabia da que la tecnología esté disponible y la barrera sea que para ésto no hay dinero?!

AnonymousAnonymous

Daniel no quiero ser tocanarices pero es que con el presupuesto de este hipotetico telescopio se podrian construir entre 5-6 E-ELT de 39,4 metros con sus correspondientes instrumentos incluyendo el avanzado sistema de optica adaptativa multiconjugada. Sinceramente dejarse 5.000-6.000 millones de dolares en 1 sola misión de este tipo es una locura, deberia ser como maximo entre 1.000-2.000 millones.

AnonymousAnonymous

Si hombre lo se, según las ultimas estimaciones saldra por unos modicos ¡¡8.800 millones de dolares!!. Todo un record con el presupuesto del JWST se construirian ¡¡8,8 E-ELT!!. Si fuera estadounidense tendria motivos para estar muy mosqueado menos mal que como Europeo no les voy a pagar ni un Euro por locuras como esta.

AnonymousAnonymous

Se podría construir algo que aún no existe, y quien sabe cuanto terminará costando realmente. Veremos.

Francisco M.Francisco M.

Concuerdo con el anónimo y voy mucho más allá, porque por un par de miles de millones en vez de un telescopio espacial de “bajo coste” como él plantea, podríamos hacer el proyecto OWL que fue presupuestado de tal manera. Y con sus 60-100m de plato dejaría en ridículo a cualquier otro observatorio posible.
Si quieren encima poner 5 mil millones aseguramos un Owl para cada hemisferio -y encima dejar plata por si se excede el presupuesto (como pasa siempre) y mejorar los sistemas de óptica adaptativa.
La manía de tener que hacer ciertas cosas llamativas y no hacer las comunes (un telescopio en una montaña perdida de la Tierra) es pésima. Con el E-ELT se puede hacer mucho más ciencia que con un telescopio espacial de 4m, y con el OWL de 100metros se podría hacer cosas inimaginables

AnonymousAnonymous

Francisco M ya de paso podrían poner en marcha el proyecto Colossus que ya se menciono aquí un telescopio de 74 metros de diámetro si la memoria no me falla formado por 60 espejos monolíticos de 8 metros de diámetro cada uno. La intención es ubicarlo en México y hay un grupo importante de astrónomos que están intentando por todos los medios posibles tirar el proyecto hacia delante, se me hace la boca agua pensar que lograría un telescopio así con la óptica adaptativa multiconjugada puesta en marcha recientemente en el telescopio Magallanes de 6,5 metros situado en las Campanas Chile. Han publicado unas cuantas imágenes y los resultados son sencillamente expectaculares tanto que dejan al telescopio espacial Hubble en pañales.

pochimaxpochimax

Por muy grande que sea tu telescopio terrestre habrá bandas del ultravioleta y del infrarojo que quedarán totalmente opacas por la atmósfera terrestre, y estas son vitales para comprender bien el espectro atmosférico del planeta a estudiar.

en realidad, y por este motivo, ambos proyectos (telescopios espaciales y terrestres) son complementarios y no excluyentes. Necesitas los dos.

Pere Vilás

Efectivamente, tal y como dice el autor en la entrada y @pochimax el problema es la absorción atmosférica en esas longitudes de onda, no el diámetro del telescopio.

Aquí un gráfico que muestra la transmitáncia de la atmósfera respecto a la longitud de onda. Fijaos que hay frecuencias que sencillamente son totalmente absorbidas por el agua, dióxido de carbono y ozono.

http://www.albedo039.es/medios/traba...elength.jpg

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