Ver planetas similares a la Tierra de forma directa es uno de los grandes desafíos pendientes de nuestra civilización. Hasta ahora, la inmensa mayoría de exoplanetas se han detectado mediante métodos indirectos como el de la velocidad radial o el del tránsito, pero los únicos planetas extrasolares que hemos sido capaces de visualizar directamente han sido gigantes gaseosos en proceso de formación.

Desgraciadamente, las misiones espaciales que debían hacer realidad este sueño se han cancelado. Los proyectos TPF (Terrestrial Planet Finder) de la NASA y Darwin de la ESA fueron pospuestos indefinidamente hace ya bastante tiempo, por lo que en el futuro cercano no veremos una misión ambiciosa de este tipo. Todas estas propuestas se basaban en el uso de un coronógrafo interno (TPF-C) o de técnicas de interferometría (TPF-I) para anular la mayor parte de la luz estelar que nos impide ver el planeta. Y es que el desafío al que nos enfrentamos es impresionante. Para que podamos ver un exoplaneta como la Tierra hace falta suprimir el brillo de la estrella en unas diez mil millones de veces (!), dependiendo de la longitud de onda en la que estemos trabajando -en infrarrojo el contraste estrella-planeta es menor-. Y todo esto manteniendo una resolución espacial de unos 0,1 segundos de arco para que seamos capaces de separar visualmente el pequeño punto de luz correspondiente al planeta.

Como alternativa a las misiones tipo TPF hace años que se ha propuesto el uso de una pantalla o sombrilla de gran tamaño situada delante del telescopio espacial con el fin de bloquear la luz de la estrella. Este dispositivo, conocido popularmente como starshade, elimina las complejidades prácticas de los coronógrafos internos, aunque añade una  nueva serie de desventajas, siendo la más importante la relacionada con el coste y desarrollo del dispositivo, que no deja de ser una nave espacial independiente que necesita ser maniobrada conjuntamente con el telescopio.

Ya en 2008 se propuso la misión New Worlds Observer (NWO) para descubrir exotierras con una starshade, pero en su momento existían muchas dudas sobre su viabilidad, no tanto técnicas, sino teóricas. Por ejemplo, para que la misión sea minimamente productiva es necesario que la frecuencia de exotierras en nuestra Galaxia sea relativamente elevada. Este parámetro, conocido como η⊕, sigue siendo desconocido -normal, puesto que aún no hemos descubierto ninguna exotierra-, pero la misión Kepler de la NASA y los datos de observatorios terrestres han permitido estimarlo de forma más o menos cruda, y actualmente se cree que debe ser relativamente elevado.

Otro dato que necesitamos conocer es cómo se vería nuestro Sistema Solar a varios años luz de distancia, y para ello debemos tener en cuenta el brillo de la luz zodiacal. Esta luz es debida al polvo interplanetario procedente de asteroides y cometas que existe en la parte más interna de los sistemas planetarios, justo donde se encuentra la zona habitable y, por lo tanto, las posibles exotierras. Por si fuera poco, la luz zodiacal es más intensa en infrarrojo, precisamente el rango de longitudes de onda más favorables para la detección visual de exoplanetas. Para que nos hagamos una idea de la gravedad de este problema, si observásemos en luz visible nuestro propio Sistema Solar con un telescopio de 4 metros a una distancia de 33 años luz, la contribución conjunta de la luz zodiacal sería diez veces mayor que la de nuestro planeta.

Teniendo todo esto en cuenta, un reciente estudio ha concluido sin embargo que una misión como NWO podría detectar exotierras fácilmente. Para ello sería necesario emplear una starshade de 50 metros de diámetro con un telescopio de cuatro metros de diámetro como mínimo. Por supuesto, un espejo de diámetro mayor sería recomendable, pero los costes de la misión se dispararían. Por contra, con un diámetro inferior no se garantiza que podamos ver los exoplanetas en la zona habitable. La vida útil de NWO sería de cinco años como mínimo y estaría situada en el punto de Lagrange L2 del sistema Tierra-Sol. Incluso en el caso más desfavorable -esto es, que sólo un 10% de las estrellas como el Sol tengan un planeta en la zona habitable y que el brillo de la luz zodiacal sea de media unas cien veces superior al de nuestro Sistema Solar-, NWO tendría un 95% de probabilidades de descubrir una exotierra situada a menos de 33 años luz en cinco años de misión. Vale, no parece mucho, pero recordemos que esto sería en el peor de los casos. Si suponemos que sólo un 50% de las estrellas como el Sol tienen planetas en la zona habitable y que el brillo medio de la luz zodiacal es similar al de nuestro sistema, NWO podría descubrir unas 24 exotierras, lo que no está nada mal.

Pero la starshade sigue siendo el elemento de esta propuesta con más incógnitas. Todavía no está muy claro cómo desplegarla con precisión y menos aún cómo controlarla usando poco combustible y teniendo en cuenta los efectos de la presión de radiación -no olvidemos que sería una enorme vela solar-. En otro orden de cosas, se estima que el tiempo medio de maniobra para que la starshade se sitúe delante del telescopio para observar un nuevo objetivo sería de once días, tiempo durante el cual el NWO podría realizar observaciones astronómicas de otro tipo.

Y si alguien se está preguntando si no se podría usar la starshade con el futuro telescopio James Webb (JWST), pues la respuesta es que sí que se puede, pero los resultados no serían muy espectaculares que digamos, principalmente porque el JWST no es una misión optimizada para el estudio de exoplanetas.

En cualquier caso, está claro que un proyecto como NWO sería posible solamente a muy largo plazo y primero habría que desarrollar alguna misión precursora de bajo coste para demostrar la viabilidad de ciertas soluciones tecnológicas. Una vez más, es una lástima que, teniendo la tecnología y los recursos para ello, nuestra civilización decida postergar para no se sabe cuándo una misión tan apasionante. Pero seamos optimistas. Si algo está claro es que para cuando finalmente se lance una starshade ya conoceremos la existencia de varias exotierras.

Referencias:

• The search for habitable worlds: 1. The viability of a starshade mission, M.C. Turnbull et al (ArXiv, 26 abril 2012).