Diseño preliminar del telescopio espacial rectangular

Diseño preliminar del telescopio espacial rectangular Leaf Swordy / Rensselaer Polytechnic Institute Omicrono

Aviación y Espacio

El telescopio espacial para encontrar planetas habitables cerca de la Tierra: cambia de forma para ser más preciso

Un equipo dirigido por la astrofísica Heidi Jo Newberg propone lanzar al espacio un telescopio con un espejo rectangular de 20 metros de largo.

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La búsqueda de vida extraterrestre es un antiguo anhelo de la humanidad. La remota posibilidad de localizar civilizaciones de seres pensantes similares a nosotros en los confines de la galaxia sigue obsesionando a los astrónomos, pero mucho más urgente parece la necesidad de encontrar planetas habitables similares a la Tierra para la supervivencia de nuestra propia especie.

"Es el momento de explorar otros sistemas solares. Expandirnos puede ser lo único que nos salve de nosotros mismos", dijo Stephen Hawking en su día. El célebre astrofísico señaló en repetidas ocasiones los riesgos cada vez mayores que corre el ser humano, derivados de fenómenos como el cambio climático, los impactos de asteroides o la guerra nuclear, que podrían hacer nuestro planeta inhabitable durante milenios.

La única esperanza en ese sentido es la búsqueda de exoplanetas: mundos situados fuera de nuestro sistema solar que tengan las condiciones imprescindibles para albergar vida basada en el carbono. A ese rastreo contribuyen decisivamente telescopios espaciales como el James Webb, encargado de 'mapear' el universo con su imponente espejo de 6,5 metros, capaz de capturar la luz infrarroja de las primeras galaxias.

Sin embargo, incluso esta maravilla tecnológica se enfrenta a enormes dificultades a la hora de obtener una imagen directa y definida de un planeta pequeño y rocoso junto a su estrella, una tarea fundamental para encontrar mundos habitables en nuestro vecindario cósmico.

En un artículo publicado en Frontiers in Astronomy and Space Sciences, un equipo de científicos del Rensselaer Polytechnic Institute de Nueva York propone un diseño de telescopio espacial nunca visto hasta la fecha. Según el equipo dirigido por Heidi Jo Newberg, su construcción y lanzamiento es viable y simplificaría los complejos desafíos técnicos que impiden, con la tecnología actual, identificar exoplanetas cercanos a la Tierra capaces de albergar vida.

Fotografías borrosas

El principal obstáculo para obtener imágenes de un exoplaneta similar a la Tierra es el abrumador brillo de su estrella anfitriona. En las longitudes de onda del infrarrojo medio (alrededor de 10 micrómetros), donde un planeta templado emite más luz, la estrella sigue siendo aproximadamente un millón de veces más luminosa.

La situación es aún más extrema en el espectro de luz visible, donde el contraste se dispara a más de 10.000 millones a uno. Este fenómeno provoca que la débil luz reflejada por el planeta quede completamente oculta por el resplandor de su sol.

Un exoplaneta descubierto por el telescopio James Webb.

Un exoplaneta descubierto por el telescopio James Webb. Reuters Omicrono

Para poder separar dos puntos de luz tan cercanos y con tanto contraste, las leyes de la óptica dictan que se necesita un telescopio de un tamaño considerable. Los cálculos indican que para distinguir un planeta como la Tierra de una estrella como el Sol a una distancia de 30 años luz, se requeriría un telescopio espacial con un diámetro de espejo de al menos 20 metros, tres veces mayor que el del James Webb, el más grande lanzado hasta la fecha.

A lo largo de los años, distintos equipos de ingenieros y astrónomos han ideado soluciones conceptualmente brillantes pero inviables en la práctica para evitar esa necesidad de construir un espejo con un diámetro tan descomunal.

Telescopio James Webb

Telescopio James Webb

Una de ellas es la interferometría de anulación, que propone lanzar varios telescopios más pequeños y hacerlos volar en una formación precisa. Combinando la luz de todos ellos, se podría simular un telescopio virtual gigante y cancelar la luz de la estrella. El problema reside en la precisión requerida: las naves tendrían que mantener su posición relativa con un margen de error del tamaño de una molécula, una proeza tecnológica actualmente imposible.

Otra idea recurrente es la de utilizar un parasol estelar o starshade. Este concepto, estudiado para futuras misiones de la NASA como el Observatorio de Mundos Habitables (HWO), consiste en una gran nave con forma de pétalo que volaría a decenas de miles de kilómetros por delante del telescopio.

Su función sería proyectar una sombra perfecta para bloquear la luz de la estrella, pero permitiendo que la luz del planeta llegue a los sensores del telescopio. Sus principales desventajas son la necesidad de dos lanzamientos distintos y el prohibitivo gasto de combustible que supondría mover el parasol miles de kilómetros para apuntar a diferentes estrellas, limitando drásticamente la eficiencia de la misión.

El telescopio rectangular

La solución propuesta por los investigadores del Rensselaer Polytechnic Institute ofrece una alternativa más factible y económica. La propuesta se aleja de los diseños tradicionales y plantea un telescopio con un espejo primario rectangular de 1 por 20 metros. Esta forma asimétrica es la clave: ofrece la resolución de 20 metros necesaria para separar la estrella del planeta, pero solo en una dirección, a lo largo de su eje más largo.

Para el lanzamiento, el equipo Heidi Jo Newberg propone utilizar dos secciones de espejos de 10 metros plegadas con los lados reflectantes juntos, junto al soporte del espejo secundario y un parasol también plegado. La carga útil, según sus cálculos, "encajaría perfectamente en un vehículo Falcon Heavy".

Para observar todo el entorno de una estrella, la nave entera rotaría lentamente sobre sí misma. De esta forma, su eje longitudinal iría barriendo el espacio alrededor del astro, y en el momento en que se alineara con la estrella y un posible planeta, el sistema sería capaz de distinguirlos.

Una imagen de dos estrellas captada por el telescopio James Webb

Una imagen de dos estrellas captada por el telescopio James Webb EFE

Este diseño evita las complejidades extremas de la interferometría y la rigidez de un parasol estelar. Además, operaría en la misma longitud de onda infrarroja de 10 micrómetros que el instrumento MIRI del James Webb, aprovechando así tecnología ya probada en el espacio.

Los autores del estudio estiman que un observatorio de estas características podría identificar a la mitad de los planetas de tipo terrestre que orbitan estrellas similares al Sol en un radio de 30 años luz en menos de tres años.

Si no surge ningún contratiempo, la misión resultaría en el descubrimiento de unos 30 mundos potencialmente habitables. Una vez localizados, se podría dar el siguiente paso: utilizar la espectroscopia para analizar la composición química de sus atmósferas.

Tal y como ya hace el James Webb con planetas más grandes, se buscarían biofirmas como la presencia de oxígeno, metano o vapor de agua, indicios que podrían delatar la presencia de vida y acercarnos a la respuesta de si estamos solos en el universo... o no.