En la búsqueda de planetas habitables más allá del nuestro, La NASA está estudiando un concepto de misión llamado Pandora, lo que eventualmente podría ayudar a decodificar los misterios atmosféricos de mundos distantes en nuestra galaxia. Una de las cuatro misiones astrofísicas de bajo costo seleccionadas para un mayor desarrollo de conceptos en el marco del nuevo programa Pioneers de la NASA, Pandora estudiaría aproximadamente 20 estrellas y exoplanetas, planetas fuera de nuestro sistema solar, para proporcionar mediciones precisas de atmósferas exoplanetarias.

Esta misión buscaría determinar la composición atmosférica observando planetas y sus estrellas anfitrionas simultáneamente en luz visible e infrarroja durante largos períodos. Más destacado, Pandora examinaría cómo las variaciones en la luz de una estrella anfitriona impactan las mediciones de los exoplanetas. Esto sigue siendo un problema sustancial para identificar la composición atmosférica de los planetas que orbitan estrellas cubiertas de manchas estelares. lo que puede causar variaciones de brillo a medida que gira una estrella.

Pandora es una pequeña misión satelital conocida como SmallSat, una de las tres misiones orbitales de este tipo que reciben luz verde de la NASA para pasar a la siguiente fase de desarrollo del programa Pioneers. Los SmallSats son misiones de vuelos espaciales de bajo costo que permiten a la agencia avanzar en la exploración científica y aumentar el acceso al espacio. Pandora operaría en una órbita terrestre baja sincrónica con el Sol, que siempre mantiene al Sol directamente detrás del satélite. Esta órbita minimiza los cambios de luz en el satélite y permite a Pandora obtener datos durante períodos prolongados. De los conceptos de SmallSat seleccionados para ulterior estudio, Pandora es el único enfocado en exoplanetas.

"La ciencia exoplanetaria está pasando de una era de descubrimiento de planetas a una era de caracterización atmosférica, "dijo Elisa Quintana, un astrofísico en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y el investigador principal de Pandora. "Pandora se centra en tratar de comprender cómo la actividad estelar afecta nuestras mediciones de las atmósferas de exoplanetas, que sentará las bases para futuras misiones de exoplanetas con el objetivo de encontrar planetas con atmósferas similares a la Tierra ".

Maximizando el potencial científico

Pandora se concentra en estudiar las atmósferas exoplanetarias y estelares mediante el estudio de los planetas a medida que cruzan frente a sus estrellas anfitrionas o transitan por ellas. Para lograr esto, Pandora aprovecharía una técnica probada llamada espectroscopia de tránsito, que implica medir la cantidad de luz de las estrellas que se filtra a través de la atmósfera de un planeta, y dividirlo en bandas de color conocidas como espectro. Estos colores codifican información que ayuda a los científicos a identificar los gases presentes en la atmósfera del planeta. y puede ayudar a determinar si un planeta es rocoso con una atmósfera delgada como la de la Tierra o si tiene una envoltura de gas espesa como Neptuno.

Esta misión sin embargo, llevaría la espectroscopia de tránsito un paso más allá. Pandora está diseñado para mitigar uno de los contratiempos más cruciales de la técnica:la contaminación estelar. "Las estrellas tienen atmósferas y características superficiales cambiantes como puntos que afectan nuestras medidas, "dijo Jessie Christiansen, el subdirector científico del Archivo de Exoplanetas de la NASA en Caltech en Pasadena, California, y co-investigador de Pandora. "Para estar seguros de que realmente estamos observando la atmósfera de un exoplaneta, necesitamos desenredar las variaciones del planeta de las de la estrella ".

Pandora separaría las señales estelares y exoplanetarias observándolas simultáneamente en luz infrarroja y visible. La contaminación estelar es más fácil de detectar en las longitudes de onda más cortas de la luz visible, y así obtener datos atmosféricos a través de luz infrarroja y visible permitiría a los científicos diferenciar mejor las observaciones provenientes de atmósferas y estrellas de exoplanetas.

"La contaminación estelar es un punto de fricción que complica las observaciones precisas de exoplanetas, "dijo Benjamin Rackham, a 51 Pegasi b Becario postdoctoral en el Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge y coinvestigador de Pandora. "Pandora ayudaría a construir las herramientas necesarias para desenredar las señales estelares y planetarias, permitiéndonos estudiar mejor las propiedades tanto de las manchas estelares como de las atmósferas exoplanetarias ".

Sinergia en el espacio

Uniendo fuerzas con las misiones más grandes de la NASA, Pandora operaría simultáneamente con el telescopio espacial James Webb, programado para su lanzamiento a finales de este año. Webb proporcionará la capacidad de estudiar las atmósferas de exoplanetas tan pequeños como la Tierra con una precisión sin precedentes. y Pandora buscaría expandir la investigación y los hallazgos del telescopio observando las estrellas anfitrionas de planetas previamente identificados durante períodos más largos.

Misiones como el Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, Telescopio espacial Hubble, y las naves espaciales retiradas Kepler y Spitzer han dado a los científicos atisbos asombrosos de estos mundos distantes, y sentó una base sólida en el conocimiento exoplanetario. Estas misiones, sin embargo, todavía tienen que abordar por completo el problema de la contaminación estelar, cuya magnitud es incierta en estudios previos de atmósferas exoplanetarias. Pandora busca llenar estos vacíos críticos en la comprensión de la NASA de las atmósferas planetarias y aumentar las capacidades en la investigación de exoplanetas.

"Pandora es la misión correcta en el momento correcto porque ya se han descubierto miles de exoplanetas, y somos conscientes de muchos que son susceptibles de caracterización atmosférica que orbitan pequeñas estrellas activas, "dijo Jessie Dotson, astrofísico del Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley de California e investigador principal adjunto de Pandora. "La próxima frontera es comprender las atmósferas de estos planetas, y Pandora jugaría un papel clave en el descubrimiento de cómo la actividad estelar impacta nuestra capacidad para caracterizar atmósferas. Sería un gran complemento para la misión de Webb ".

Una plataforma de lanzamiento para la exploración

Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), en Livermore, California, codirige la misión Pandora con el Goddard Space Flight Center de la NASA. LLNL gestionará la misión y aprovechará las capacidades desarrolladas para otras agencias gubernamentales, que incluye un enfoque de bajo costo para el diseño y la fabricación del telescopio que permite esta ciencia innovadora de exoplanetas desde una plataforma SmallSat.

Programa de pioneros de la NASA, que consta de SmallSats, cargas útiles adjuntas a la Estación Espacial Internacional, y experimentos científicos con globos, Fomenta experimentos espaciales y suborbitales innovadores para investigadores de carrera temprana a media a través de bajo costo, pequeñas misiones de hardware. Bajo este nuevo programa, Pandora operaría en un plazo de cinco años con un límite presupuestario de 20 millones de dólares.

A pesar de las estrictas limitaciones, el programa Pioneers permite a Pandora concentrarse en una pregunta de investigación enfocada mientras involucra a un equipo diverso de estudiantes y científicos de carrera temprana de más de una docena de universidades e institutos de investigación. Esta plataforma SmallSat crea un plan excelente para que las misiones a pequeña escala tengan un impacto en la comunidad astrofísica.

"Las observaciones de larga duración de Pandora en luz visible e infrarroja son únicas y muy adecuadas para SmallSats, ", dijo Quintana." Estamos emocionados de que Pandora jugará un papel crucial en la búsqueda de la NASA para encontrar otros mundos que potencialmente podrían ser habitables ".