Un nuevo tipo de telescopio espacial podría ayudar a encontrar vida en otros planetas o descubrir otros sistemas solares como el nuestro. según un informe realizado recientemente por las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina.

El astrofísico de Stanford Bruce Macintosh, quién era miembro del comité de informes, dijo que el telescopio propuesto generaría imágenes directas de exoplanetas similares a la Tierra que orbitan estrellas similares a nuestro sol, y podría trabajar en conjunto con observatorios terrestres para recopilar datos químicos sobre atmósferas de exoplanetas.

Stanford Report habló con Macintosh sobre cómo funcionaría el telescopio propuesto, cómo es encontrar sistemas solares distantes y qué podemos aprender al buscar planetas habitables.

¿Por qué pidió el Congreso este informe?

Este informe destacó dos preguntas clave que impulsarán el futuro de la investigación de exoplanetas. El grande es ¿Hay otros planetas portadores de vida por ahí? La otra gran pregunta es, cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios, y ¿nuestro sistema solar es raro o una parte común de ese proceso?

Ahora sabemos que los planetas alrededor de otras estrellas son bastante comunes, pero no entendemos completamente cómo se forman esos otros sistemas solares. De hecho, ahora entendemos menos sobre cómo se forman los planetas que sobre cómo se forman los agujeros negros o las estrellas de neutrones.

¿Cómo se descubren y estudian los exoplanetas ahora?

Hay varias formas de estudiar exoplanetas. Las dominantes son las que llamamos técnicas indirectas, donde realmente no ves el planeta. El más común de estos métodos indirectos es la técnica de tránsito. Ahí es donde el planeta mientras orbita, pasa por delante de la estrella, bloqueándolo un poco como se ve desde la Tierra y haciendo que se oscurezca en una pequeña cantidad durante unas pocas horas.

Pero existen limitaciones para la técnica de tránsito. Por ahora, solo te permite estudiar los detalles atmosféricos de planetas gigantes, planetas que son varias veces más grandes que la Tierra, porque tienen grandes atmósferas que absorben mucha luz. También, las probabilidades de que funcione aumentan si el planeta está cerca de la estrella y si la estrella es pequeña, por lo que es una excelente manera de estudiar planetas cercanos a estrellas pequeñas. Eso es interesante, pero no funciona para planetas similares a la Tierra alrededor de estrellas grandes y no funciona para planetas lejos de sus estrellas en absoluto.

El otro enfoque, que es lo que hace nuestro grupo aquí, es imagen directa. Ahí es donde realmente ves un planeta separado de una estrella. Es realmente, realmente difícil porque los planetas son millones y miles de millones de veces más débiles que sus estrellas. Ahora, La imagen directa solo funciona para planetas que son más grandes que Júpiter y están lejos de su estrella.

En la actualidad, solo los telescopios terrestres son capaces de obtener imágenes de exoplanetas directamente. Los telescopios que tenemos en el espacio no están realmente diseñados para hacer esto en este momento. Un mensaje claro de este informe es si vamos a ver planetas como la Tierra orbitando estrellas como nuestro sol, necesitamos telescopios espaciales diseñados para hacer esto.

¿Cómo funcionarían estos telescopios?

Se están considerando dos enfoques principales. El primero es lo que se llama un telescopio "coronógrafo", que utiliza espejos y máscaras dentro del telescopio para crear un eclipse artificial que bloquea la luz de las estrellas para que el pequeño, un planeta débil junto a él es detectable.

El otro enfoque, llamado sombra estelar, representa una forma diferente de crear un eclipse artificial. Para entender cómo funciona esto, imagina que quieres ver un pájaro volando cerca del sol. ¿A qué te dedicas? Levanta la mano y bloquea el sol. Una sombra estelar funciona según el mismo principio, excepto que es el espacio, así que tienes una mano espacial gigante de unos 50 metros de ancho y unos 30, 000 a 50, 000 millas de su telescopio.

Esta mano gigante o sombra de estrellas, moscas alineadas entre su telescopio y la estrella para que la luz de la estrella se bloquee y el planeta pueda asomarse por su borde. Cada vez que quieras mirar una nueva estrella, mueves el par de ellos para apuntar en una dirección diferente.

Cuando están operando they have to hold their alignment to about a meter or so relative to each other. That's hard, but it's engineering hard. The physics is really easy. We can show that the shape of the starshade is crucial for making the shadow dark enough so that it really, really blocks the star. And some of us at Stanford are working on a microsatellite to test the concept.

What would an exoplanet that has been imaged by one of these telescopes look like?

We're not making pictures like the Apollo 8 picture, where you see the continents and so on. Ahora, and for the foreseeable future, exoplanets imaged this way will still look like a dot – but it's a dot that we can use to measure a planet's chemistry and understand what it's made of.

What can you learn about an exoplanet through direct imaging that you can't with indirect methods?

Because you've blocked out the star, you're actually seeing reflected light from the planet itself, not just inferring it's there. And if you see light from objects, you can do what we call spectroscopy, where you look for the light signatures of particular atoms or molecules that are present in the planet's atmosphere.

The hope is you'd see the signature of oxygen because we think the only way you can get a lot of oxygen in a planet together with other substances like methane is if something changes the chemistry of that planet and kicks it out of equilibrium.

The reason we have oxygen on Earth is life. If you kill everything on Earth, then the oxygen will go away in a few million years. It's not impossible other planets could make oxygen on their own, but by far the best explanation we know of is the presence of life, so that's really what you're looking for is that signature of oxygen.

When could the first of these planet-imaging telescopes launch?

That's the less good news. We already have the next big space telescope, el telescopio espacial James Webb, which is currently scheduled to launch in 2021.

The next project beyond that is a telescope called WFIRST. The proposed planet imager would have to start after WFIRST. That probably translates into a launch in something like 2035 or even a little bit later.

En 2015, your group discovered a Jupiter-like exoplanet using the Gemini South Telescope in Chile, y antes de eso, you helped discover a four-planet system. What does it feel like to discover a new world?

It's pretty awesome. We've had Kepler's laws for 400 years, but when we discovered the HR8799 planets, we were witnessing Kepler's laws in action – in a system with four giant planets that's light-years away. It's just spectacularly awesome.

Why is studying exoplanets important?

That's a legitimate question to ask. This is not knowledge that leads to concrete results on Earth, and we're not going to visit these planets for hundreds of years at least, but it's important to our perspective on the universe.

Once upon a time, humans were the center of the universe, and then astronomers proved that we were not the center of the universe. That shifted, fundamentally, our view of how important we are, and how the universe doesn't really revolve around us, but we're still the only life we know of in the universe.

If we discover that life exists elsewhere in the universe, that's a similarly epochal shift in our perception of how we fit in it. Or it's possible that life is really rare, and the exact circumstances that made Earth such a beautiful planet haven't happened in all these other thousands of solar systems, and we're the only one that got it right.

That's almost as important to know. If we're the only habitable planet within 1, 000 años luz, we really should do a good job of looking after this one habitable planet because it's even more precious and special than we knew.

We could build the equipment that's needed to answer that fundamental question, but it's going to take us 20 years to build it, so we better get started now.