La cima de un volcán inactivo en Hawái, un instrumento extremadamente delicado, diseñado para ayudar a los científicos a encontrar mundos distantes, está esparcido por el suelo en cientos de piezas.

"Imagínese intentar montar uno de esos enormes sets de LEGO, excepto que no hay un libro de instrucciones; lo has hecho una vez antes, pero luego tenías que desarmarlo todo y meterlo en bolsitas, "dijo Jacob Bean, profesor asociado de astronomía y astrofísica en la Universidad de Chicago. "También estás a los 14, 000 pies, y cuando el aire es tan tenue que afecta tu juicio y tu pensamiento, y aquí estás trabajando en turnos de 12 horas levantando cosas pesadas pero también tratando de armar un instrumento delicado ".

Esta fue la tarea de Bean como jefe de un proyecto de UChicago para construir e instalar un instrumento innovador que escaneará los cielos en busca de nuevos exoplanetas, mundos en otros sistemas solares que potencialmente podrían albergar vida. Durante los últimos ocho años, Bean y su equipo habían diseñado y construido el instrumento, llamado MAROON-X; este verano finalmente lo conectaron a un telescopio en el Observatorio Gemini en la cima de Mauna Kea, Hawai.

"Han sido seis meses bastante intensos para mi equipo encargar este instrumento, "dijo Bean, un experto en mundos lejanos cuya investigación se centra en descubrir y examinar planetas potencialmente habitables en otros sistemas solares. "Pero en los próximos 10 años vamos a aprender cosas sobre mundos habitables que nunca habíamos conocido antes. Va a ser realmente transformador".

Hace varias décadas, Los avances en la tecnología permitieron a los científicos comenzar a detectar las firmas muy débiles de los planetas que orbitan otras estrellas en sistemas solares lejanos. Ha habido una explosión de descubrimientos; en la actualidad, La NASA enumera 4, 000 exoplanetas confirmados y miles de candidatos más.

Sin embargo, todavía no tenemos exoplanetas similares a la Tierra confirmados con condiciones de superficie habitable. Lo que pasa con los planetas similares a la Tierra, por eso se tarda tanto en poder encontrarlos y caracterizarlos, es que son extremadamente difíciles de ver. Debido a que estos planetas giran alrededor de una estrella que es al menos un millón de veces más brillante que ellos, tratar de buscarlos directamente es como intentar ver un rayo junto a un faro que está al otro lado del país. Así que los científicos tienen que encontrar formas indirectas de encontrarlos basándose en los efectos que tienen en sus estrellas.

MAROON-X hace esto al notar el tirón gravitacional extremadamente pequeño que un exoplaneta (o dos, o cinco, o siete) ejerce sobre su estrella mientras orbita a su alrededor. Este tirón hace que la estrella se tambalee un poco en su órbita. Pero eso es suficiente movimiento para atraparlo.

Unido al telescopio Gemini North, MAROON-X toma toda la luz recolectada por el telescopio de 25 pies y la enfoca hacia un punto que tiene el ancho de un cabello humano. Luego, separa esa luz en los diferentes colores del arco iris y lee la intensidad de cada banda. El color de la luz cambiará ligeramente a medida que la estrella se mueva hacia adelante o hacia atrás. "Es como una pistola de radar para las estrellas, "Dijo Bean.

Al captar este bamboleo, los científicos pueden calcular la masa del planeta oculto (o planetas) tirando de la estrella.

La precisión necesaria para esto, por supuesto, es increible. "Cuando la luz golpea nuestro detector, ese cambio es más que imperceptible para el ojo humano. Es una milésima de píxel. Se acerca al tamaño de los átomos de silicio en el detector, ", Dijo Bean." Esta es una estrella que es débil incluso para grandes telescopios. Y podemos saber si se acerca o se aleja de nosotros a una velocidad comparable a la velocidad de la marcha humana, es decir, unos pocos pies por segundo ".

"Los cambios que buscamos son tan pequeños que cada noche antes de que observemos, tenemos que recalibrar el instrumento, "dijo el científico investigador Andreas Seifahrt, que construyó MAROON-X con Bean.

'Realmente ha sido un trabajo de amor'

Bean y Seifahrt pasaron casi una década diseñando y construyendo MAROON-X; es tan preciso que el entorno debe controlarse de forma exquisita. "Incluso un pequeño cambio en la temperatura o la presión del aire alterará las lecturas, por lo que está construido como una muñeca rusa para anidar:está dentro de una cámara de vacío que está aislada y dentro de una nevera que mantiene la temperatura estable en una milésima de grado, "Dijo Bean.

Una vez que estén satisfechos con el desempeño del instrumento, luego vino el trabajo minucioso y aterrador para transportarlo de Chicago a Hawai. "Pasar ocho años en este instrumento y luego observar desde el muelle de carga mientras el camión se aleja con él y no lo verá hasta dos semanas después en la cima de una montaña al otro lado del océano, es bastante estresante, "Dijo Seifahrt.

Pero las cajas con el equipo llegaron a salvo a Hawai, donde Bean, Seifahrt, y los postdoctorados Julian Stürmer y David Kasper armaron su set de LEGO. El 23 de septiembre MAROON-X tomó sus lecturas oficiales de primera luz.

El instrumento funcionará en conjunto con el Satélite de reconocimiento de exoplanetas en tránsito (TESS) de la NASA para obtener una imagen completa de los exoplanetas candidatos. TESS busca la atenuación de la luz cuando un planeta cruza frente a una estrella, para que los científicos puedan determinar su tamaño. Combinando eso con los datos masivos de MAROON-X, puede calcular la densidad de un exoplaneta, lo que le indica si está mirando un planeta rocoso, como la tierra o uno gaseoso, como Júpiter.

MAROON-X también podrá detectar firmas de la atmósfera del planeta, como su composición y grosor.

"A largo plazo, esperamos poder buscar biofirmas, cosas que solo existirían si la vida las pusiera allí, "Bean dijo". Por ejemplo, en la atmósfera terrestre, solo tenemos oxígeno porque lo pusieron las plantas. Es un rompecabezas con muchas piezas diferentes ".

A medida que recopilan nuevos datos, Bean espera trabajar con colegas de UChicago, incluidos los expertos en composición planetaria Leslie Rogers, Dorian Abbott y Edwin Kite, y el cazador de exoplanetas Daniel Fabrycky, para convertir las lecturas en predicciones sobre los exoplanetas lejanos. Pronto, también, El telescopio espacial James Webb de la NASA se lanzará como el sucesor del Hubble, aportando aún más capacidades de imagen para resolver la cuestión.

Además de Bean, Seifahrt, Stürmer, y Kasper, múltiples generaciones de estudiantes de pregrado de UChicago, estudiantes graduados e investigadores postdoctorales trabajaron en MAROON-X. "Realmente ha sido una labor de amor para mi equipo, "Bean dijo, "y ahora finalmente es real. Es un momento muy emocionante".

Seifahrt estuvo de acuerdo:"Lograr esto con un equipo tan pequeño y un presupuesto limitado es realmente un logro. Mirando hacia atrás, fue una locura, pero creemos que realmente será un instrumento pionero ".