Cómo las futuras misiones espaciales buscarán planetas extraterrestres

Cómo las futuras misiones espaciales buscarán planetas extraterrestres
por Mike Wall

Un diagrama que muestra las misiones de búsqueda de exoplanetas de la NASA, desde el venerable Telescopio Espacial Hubble a través de las misiones propuestas programadas para entrar en funcionamiento en una década más o menos. (Crédito: NASA)

El telescopio espacial Kepler de la NASA, ha revolucionado el estudio de otros mundos después de su lanzamiento en 2009, y una serie de otras misiones ahora se ponen a punto de llevar a este floreciente campo hacia el futuro.

Durante la próxima década, la NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA) tienen como objetivo lanzar un puñado de naves espaciales que deben descubrir miles de exoplanetas adicionales y caracterizar algunos de los más prometedores -los aparentemente más parecidos a la Tierra- nuevos hallazgos en detalle.

Estas misiones futuras están siguiendo los pasos de Kepler, cuyas observaciones han revelado que la galaxia de la Vía Láctea está repleta de planetas extraterrestres. El instrumento ha detectado más de 3.500 planetas candidatos hasta la fecha, sólo 167 de ellos han sido confirmados por las observaciones de seguimiento hasta el momento, pero los científicos de la misión esperan que cerca del 90 por ciento vayan a terminar siendo un verdadero éxito. 

Las actividades originales de búsqueda de planetas de Kepler llegó a su fin el pasado mayo, cuando la segunda de sus cuatro ruedas de reacción de la orientación-manteniendo fracasó, robando a la nave espacial su capacidad de apuntar con máxima precisión. Pero el instrumento puede continuar su búsqueda de planetas de forma modificada y limitada, como parte de una posible misión futura denominada K2.

La NASA espera de tomar una decisión final acerca de K2 y el destino final de Kepler hacia alrededor de la mitad del próximo año. Para entonces, el primer miembro de la nueva ola de exoplanetas ya estará en lo alto -la misión Gaia de Europa. 

Gaia: El inspector de las mil millones de estrellas

Ilustración de un artista del observatorio espacial Gaia de la ESA en órbita. (Crédito: ESA)

 
La nave espacial Gaia de la ESA está programada para despegar desde la Guayana francesa este mes, y su ventana de lanzamiento se extiende desde el 17 de diciembre hasta el 5 de enero.

Gaia se dirigirá a un punto gravitacionalmente estable alrededor de 900.000 millas (1,5 millones de kilómetros) de la Tierra, llamado Punto Lagrange 2 Sol-Tierra. Durante los próximos cinco años, la nave espacial medirá varias veces la posición, el movimiento y los cambios de brillo de más de 1 mil millones de estrellas de la Vía Láctea -alrededor de 1 por ciento del total de la galaxia. 

"Este enorme censo estelar proporcionará los datos necesarios para hacer frente a una enorme gama de problemas importantes relacionados con el origen, la estructura y la historia evolutiva de nuestra galaxia", escribieron los funcionarios de la ESA en una descripción de la misión Gaia.

La ciencia de los exoplanetas debería ser uno de los campos que se beneficia. La misión Gaia, cuyo costo total es de 740 millones de euros (alrededor de $ 990 000 000), potencialmente podría detectar decenas de miles de nuevos sistemas planetarios, señalan los investigadores.

Cheops: Una máquina de seguimiento

Impresión artística de Cheops. (Crédito: Universidad de Berna)

 
La ESA probablemente pondrá en marcha otra misión exoplanetaria, llamada Cheops (abreviación para CHaracterizing ExOPlanets Satellite), cuatro años después de que Gaia salga de la Tierra.

Al igual que Kepler, Cheops velará por el "tránsito" de los exoplanetas, recopilando datos cuando los mundos se crucen frente a sus estrellas madre desde la perspectiva del instrumento. Pero las similitudes en su mayoría terminan ahí. Mientras que Kepler miró más de 150.000 estrellas simultáneamente, Cheops se dirigirá de una estrella a la vez. Y su principal objetivo es el estudio del seguimiento de los exoplanetas conocidos, más que el descubrimiento de mundos antes desconocidos.

"Saber cuándo mirar, y a cuál estrella, hará a Cheops extremadamente eficiente en la prestación de la primera etapa de la caracterización de los exoplanetas de baja masa midiendo radios y densidades exactas", dijo David Ehrenreich, de la Universidad de Ginebra, el 6 de noviembre durante una presentación en la segunda Conferencia de Ciencia Kepler, en el Centro de Investigación Ames de la NASA, en Moffett Field, California.

Otro de los objetivos clave de Cheops, añadió Ehrenreich, es la "recolección de los "objetivos dorados" para la futura caracterización en profundidad, por ejemplo, el Telescopio Espacial James Webb".

El costo total de Cheops es alrededor de $ 134 millones (100 milllion euros), dijo Ehrenreich. La adopción formal de la misión se espera para los próximos meses, con el lanzamiento apuntado para finales de 2017.

El satélite para el estudio del tránsito de los exoplanetas

La NASA está desarrollando su propia misión para su lanzamiento en 2017. El Transiting Exoplanet Survey Satellite de la agencia, o TESS, tiene como objetivo buscar planetas que crucen frente a cerca de 500.000 estrellas durante su vida útil prevista de dos años.

Mientras que Kepler escanea estrellas a más o menos 1000 años luz de distancia, la misión TESS de $ 200 millones verá mucho más cerca de casa. Se centrará en las estrellas dentro de 100 años luz de la Tierra, con el objetivo de encontrar planetas que serán más fáciles de estudiar y caracterizar con futuros instrumentos como el Telescopio Espacial James Webb de la NASA (JWST).

Y TESS debe descubrir un montón de nuevos mundos. Los miembros del equipo esperan encontrar unos 315 del tamaño de la Tierra o un poco más grande, 710 planetas un poco más pequeños que Neptuno, 1000 mundos similares a Neptuno y 660 análogos de Júpiter, dijo el investigador principal de la misión George Ricker, del MIT, el 6 de noviembre en la Conferencia de Ciencia Kepler.

"Es realmente un puente hacia el futuro", dijo Ricker de TESS. "Realmente estamos, obviamente, continuando a Kepler. Y debido a la forma en la que hay un enfoque sobre la provisión de objetivos que van a ser óptimos en el lugar de la zona de visualización continua de JWST, va claramente a ser un vínculo entre la información a proporcionar que será útil para la misión".

El largamente esperado sucesor del Hubble: JWST

El Telescopio Espacial James Webb (JWST) es el sucesor del telescopio espacial Hubble, y será casi tres veces el tamaño del Hubble. JWST ha sido diseñado para trabajar mejor en longitudes de onda infrarrojas. Esto le permitirá estudiar el Universo muy distante, en busca de las primeras estrellas y galaxias que alguna vez emergieron. (Crédito: ESA)

 
Los investigadores tienen grandes esperanzas para el JWST, el telescopio de infrarrojos optimizado de $ 8.8 mil millones que la NASA espera lanzar a finales de 2018.

Los científicos planean apuntar el JWST a los exoplanetas más prometedores e interesantes que se han descubierto en el cuello cósmico de los bosques de la Tierra, utilizando el poderoso instrumento para escanear las atmósferas de estos mundos para buscar el vapor de agua y los gases que pueden haber sido producidos por organismos vivos, como el oxígeno, óxido nitroso y metano.

El JWST debe también hacer contribuciones en muchos otros ámbitos, según los funcionarios de la NASA, arrojando luz sobre la historia temprana del universo y de mejorar la comprensión de los investigadores sobre la formación y evolución de las estrellas, galaxias y sistemas planetarios.

WFIRST-AFTA

Las perspectivas para la ciencia exoplanetaria basado en el espacio se pone un poco nublado más allá del JWST, pero la NASA y la ESA tienen algunos proyectos potenciales en perspectiva.

La NASA, por ejemplo, está trabajando en un observatorio de 1,6 mil millones dólares llamado Wide-Field Infrared Survey Telescope. En 2010, el Consejo Nacional de Investigación de EE.UU. considerará al WFIRST como la máxima prioridad para la próxima década de investigación astronómica.

El diseño de la misión actual, llamado WFIRST-AFTA (abreviatura de Astrophysics Focused Telescope Assets), aboga porque el observatorio incorpore uno de los dos telescopios de espionaje por satélite dados a la NASA por la National Reconnaissance Office de EE.UU. en 2011.

Los telescopios donados son similares en tamaño y apariencia al icónico Telescopio Espacial Hubble de la NASA, luciendo espejos primarios de 8 pies de ancho (2,4 metros). Los instrumentos están lejos de la nave espacial lista para volar, sin embargo son básicamente sólo espejos primario y secundario con estructuras de apoyo asociados.

WFIRST-AFTA investigaría la naturaleza de la misteriosa energía oscura, y buscaría y estudiaría planetas utilizando dos técnicas: la proyección de imagen directa y el microlente gravitacional. En este último método, los astrónomos observan lo que sucede cuando un objeto masivo pasa por delante de una estrella; el campo gravitacional del objeto más cercano se dobla y amplifica la luz de la estrella, que actúa como una lente.

La misión podría encontrar miles de exoplanetas usando sólo microlentes, dijo Matthew Penny, de la Universidad Estatal de Ohio. Los planes actuales para WFIRST-AFTA son de lanzarlo en el 2023 o por ahí, pero la misión propuesta se mantiene en una especie de limbo en el momento, agregó.

"No va a haber ninguna financiación para las [otras] grandes misiones hasta que se ponga en marcha el JWST", dijo el 6 de noviembre en la Conferencia de Ciencia Kepler. "Después de eso, la NASA tendrá que pedir al Congreso, creo, para financiar la próxima misión de gran tamaño".

Plato

La ESA podría lanzar su propia misión exoplanetaria a gran escala más o menos al mismo tiempo que el WFIRST-AFTA salga de la Tierra. Los europeos están desarrollando un proyecto llamado Plato (PLAnetary Transits and Oscillations of stars), con un posible despegue en el marco de tiempo 2022-2024.

Al igual que Kepler, Cheops y TESS, Plato utilizará la técnica de tránsito. El principal objetivo de la misión es encontrar y caracterizar un gran número de sistemas planetarios cercanos, estableciendo tamaños y masas precisas de mundos alienígenas, muchos de los cuales pueden estar en la zona habitable de su estrella anfitriona, que está a la distancia justa donde puede existir agua líquida en la superficie de un planeta. 

"Queremos caracterizar completamente a los planetas de baja masa de la zona habitable, pudiendo conocer sobre la composición interna, la densidad, la edad del sistema", dijo Stephane Udry, de la Universidad de Ginebra, el 6 de noviembre en la Conferencia de Ciencia Kepler.

Plato es una de las cinco propuestas de misiones de "clase media" -cuyo costo para la ESA tiene un máximo de € 470 millones, o alrededor de $ 630 millones- que la agencia está considerando para la franja de lanzamiento 2022-2024. La ESA seleccionará una de estas cinco en febrero de 2014, dijeron los funcionarios. 

http://www.space.com/23534-alien-planet-search-incredible-technology.html?cmpid=514648 

Modificado por orbitaceromendoza