Misión CHEOPS: Europa estudiando supertierras

Se cree que los antiguos egipcios construyeron la gran pirámide de Keops de tal forma que estuviese orientada adecuadamente hacia las estrellas circumpolares. Varios milenios más tarde, un nuevo artefacto humano con un nombre similar al de la gran pirámide vuelve a estar vinculado con las estrellas. La agencia espacial europea (ESA) acaba de aprobar la misión espacial CHEOPS (CHaracterising ExOPlanets Satellite), destinada a estudiar exoplanetas mediante el método del tránsito. Tras el varapalo que supuso el año pasado la no selección de PLATO, comenzaba a ser preocupante la falta de propuestas de misiones espaciales que continuasen el trabajo de Kepler, así que CHEOPS nos permite respirar más tranquilos.

CHEOPS, el observador de supertierras europeo (ESA/CHEOPS).

Pero CHEOPS no es Kepler. A diferencia de esta misión de la NASA, destinada a obtener un censo estadístico de la frecuencia de exoplanetas en general, CHEOPS observará estrellas brillantes que ya sabemos que poseen planetas, lo que nos permitirá refinar sus características. Es decir, en principio CHEOPS no descubrirá nuevos planetas, sino que obtendrá mejores datos de los ya conocidos o que serán descubiertos en los próximos años mediante iniciativas como el NGTS. De todas formas, es muy probable que halle planetas adicionales en algunos de los sistemas que estudie.

CHEOPS es la primera misión de la Clase S (small missions) de la ESA en ser aprobada y se espera poder lanzarla en 2017. El plazo para enviar las propuestas de esta clase se abrió el pasado marzo y se recibieron unos setenta proyectos. Dentro de la Clase S se incluyen misiones de muy bajo coste, de unos 50 millones de euros. Es decir, viene a ser el equivalente de la clase Discovery de la NASA, pero más modesta. Las otras clases de la ESA son la Clase L (large), las más caras (por ahora sólo ha sido aprobada la sonda JUICE), y la Clase M (medium), de presupuesto medio (Solar Orbiter y Euclid).

El objetivo de CHEOPS son aquellos exoplanetas relativamente pequeños, con una masa comprendida entre 1 y 20 veces la terrestre. Es decir, los más difíciles de observar por el método del tránsito desde observatorios terrestres. Dicho de otra forma, CHEOPS estudiará principalmente las supertierras, una clase de mundos inexistente en el Sistema Solar pero muy común en la Galaxia. Dependiendo del objetivo, será capaz de determinar su tamaño con una precisión del 10% aproximadamente (Kepler un 2%). En concreto, CHEOPS podrá observar tránsitos con una relación señal/ruido de 10 para un planeta del tamaño de la Tierra con un periodo de 60 días alrededor de una estrella de tipo solar G5, siempre y cuando la magnitud de la estrella sea inferior a 9.

Simulación de la curva de luz de un tránsito de un planeta terrestre en una estrella G5 de magnitud inferior a 9 observado por CHEOPS (ESA/CHEOPS).
La determinación del radio preciso de las supertierras es fundamental para entender la estructura interna de los exoplanetas (ESA/ECHO).

Con esta precisión, CHEOPS será capaz de detectar la presencia de una atmósfera alrededor de supertierras. Más concretamente, CHEOPS nos permitirá discriminar aquellos planetas con atmósferas muy densas, lo que es vital de cara al futuro estudio de biomarcadores. Una supertierra en formación podría poseer una atmósfera con una presión de diez mil bares de vapor de agua por culpa del enfriamiento del magma de la corteza. Esta atmósfera tendría enormes cantidades de oxígeno y hasta puede que ozono, pero sería obviamente inhabitable. De ahí la importancia a la hora de distinguir atmósferas densas de este tipo. Además, CHEOPS también estudiará exoneptunos alrededor de estrellas con magnitud inferior a 13 y júpiteres calientes (y sus atmósferas).

A su vez, CHEOPS servirá para identificar objetos de interés de cara a misiones espaciales más ambiciosas, algunas de ellas dotadas de capacidad espectroscópica, como las misiones James Webb, TESS o FINESSE de la NASA, o los observatorios europeos EChO y PLATO. Los exoplanetas que estudiará CHEOPS giran alrededor de estrellas relativamente brillantes, lo que permitirá su observación desde observatorios terrestres. Por contra, la mayor parte de estrellas observadas por Kepler son demasiado débiles para ser seguidas desde estas instalaciones.

Debido a su bajo coste, CHEOPS será un satélite bastante modesto con una masa inferior a los 200 kg, lo que le posibilitará que sea lanzado por un lanzador pequeño (Vega, Rockot o Dnepr). Estará dotado de un telescopio con un espejo primario de solamente 33,5 centímetros de diámetro (como comparación, el espejo de Kepler mide 95 centímetros) y observará el cielo desde una órbita heliosíncrona (SSO) terrestre de 800 km de altura (Kepler está situado en una órbita solar). Las dimensiones de CHEOPS serán de 1,5 x 1,1 x 0,8 metros, con una envergadura de 2,6 metros una vez desplegado el escudo solar.

Diemensiones de CHEOPS (ESA/CHEOPS).
Óptica de CHEOPS (ESA/CHEOPS).

Sin embargo, a pesar de su pequeño tamaño, será capaz de obtener curvas de luz muy precisas con una excelente relación señal/ruido gracias a su detector CCD (que trabajará en las longitudes de onda de 0,4-1,1 micras). La estabilidad de apuntado también será muy buena (menos de 8 segundos de arco en diez horas de observación). La nave funcionará con solamente 54 W de potencia y se espera que transmita más de 1 GBit de datos al día. Será capaz de observar la mitad del cielo como mínimo durante sesenta días por año y por objetivo. Aunque, puesto que la mayor parte de exoplanetas a estudiar serán mundos descubiertos por el NGTS, no es necesario que observe todo el cielo, sino que tendrá preferencia el hemisferio sur. La duración mínima de la misión será de 3,5 años.

En definitiva, CHEOPS es una misión modesta, pero que nos permitirá seguir avanzando en nuestro conocimiento de los exoplanetas, especialmente las supertierras. Como nota negativa, es probable que la elección de CHEOPS afecte al desarrollo de TESS, una misión de la NASA con objetivos muy parecidos. Pero, lo que más preocupa es que esta decisión pueda suponer un mazazo para EChO, candidata a ser la próxima misión M3 de de la ESA. Al fin y al cabo, no es muy probable que la agencia europea decida aprobar dos misiones exoplanetarias seguidas. Esperemos que no sea así, pero por si acaso siempre nos quedará FINESSE.

Vídeo resumen de CHEOPS:

Referencias:

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11 Comentarios

  1. Bueno, ya estamos pasando de conocer júpiteres calientes a estudiar supertierras, el siguiente paso será poder detectar y estudiar con precisión planetas del tamaño de la Tierra. Con todos mis respetos para los planetas gigantes, yo lo que quiero saber es si hay otras Tierras ahí fuera.

  2. Me parece una excelente elección por parte de la ESA. Aunque sea una misión modesta, teniendo en cuenta las excelentes curvas que sacan algunos observadores con telescopios de 30cm de diámetro, esta fotometría en condiciones espaciales (cero turbulencia y nula extinción) depara unos resultados espectaculares.

  3. Estoy de acuerdo con que son malas noticias para Echo, una misión que sí supondría un avance fundamental en el conocimiento de las atmósferas extrasolares.

    En cambio, no veo en qué pueda afectar a TESS, que es una misión cazaplanetas. El equivalente NASA de CHEOPS es FINESSE. Opino que afecta más bien al revés de cómo has dicho, Daniel.

    1. No, FINESSE es una misión espectroscópica, mientras que el objetivo de TESS es caracterizar supertierras mediante fotometría. La diferencia es que TESS también buscará nuevos exoplanetas, así que en realidad se parece mucho más a PLATO que a CHEOPS. Por supuesto, ninguna misión es equivalente de la otra, sólo hablo en términos generales.

  4. Por el costo ínfimo de esta misión y lo poco que lleva (30cm! es un telescopìo amateur), y ya que justamente sirve para estudiar hasta “la mitad del cielo”, podrían haber enviado dos y ya hacían un estudio completo -y redundante en caso de que algo falle en la misión.
    50 millones! un regalo, con esa plata otros no pasan siquiera de la etapa de “brainstorming” de ideas de cómo va a ser el proyecto. Y acá mejor pequeño y que cumpla con las expectactivas a un gran proyecto, pospuesto, recortado, atrasado, y con costes exponencialmente crecientes.
    Ah, decía que CHEOPS iba a ser desarrollado por Suiza, creo que la Universidad de Berna. Interesante que cada país pueda empezar a diseñar pequeñas misiones por su lado, y así ir especializándose. España tiene alguna propuesta entre las decenas que quedaron rechazadas en este caso de Cheops?

    1. No ‘se ve’. Hay que analizar cuidadosamente la curva. Los sistemas binarios son el mayor número de ‘falsos positivos del método del tránsito. Básicamente, se discrimina gracias a la profundidad del eclipse (menor para un planeta), aunque para binarias rasantes la cosa es más compleja.

      Saludos.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 21 octubre, 2012
Categoría(s): ✓ Astronomía • ESA • Exoplanetas • sondasesp