Escondido en el sol: la búsqueda de otras Tierras

Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto y confirmado un tesoro de nuevos mundos Usando la nave espacial Kepler de la NASA en su misión K2. Entre los resultados de recuento, 197 candidatos iniciales planeta, los científicos han confirmado 104 planetas fuera de nuestro sistema solar. Entre los confirmados es un sistema planetario que comprende cuatro planetas prometedores que podrían ser rocosos.
Nosotros, los humanos podrían no ser los únicos que ponderar nuestro lugar en el universo. Si los extraterrestres inteligentes hacen vagar por el cosmos, ellos también pueden hacer una pregunta que se ha apoderado de los seres humanos durante siglos: ¿Estamos solos? Estos alienígenas podrían incluso tener telescopios espaciales gigantes dedicados al estudio de los planetas distantes y la búsqueda de la vida. En caso de que uno de esos telescopios capturar una imagen de nuestra canica azul de un planeta, la evidencia de los bosques y las criaturas abundantes saltaría como productos químicos simples: oxígeno, ozono, agua y metano.
Muchos en la NASA terrícolas son la esperanza de capturar pistas químicas similares de planetas similares a la Tierra fuera de nuestro sistema solar, también conocido como exo-Tierras, donde "exo" en griego significa "externa". Los investigadores están desarrollando nuevas tecnologías con el objetivo de misiones espaciales de construcción que pueden capturar no sólo imágenes de estos exo-Tierras, pero también retratos químicos llamados espectros detallada. Los espectros de luz independiente en sus colores componentes con el fin de revelar secretos de 'planetas atmósferas, climas y potencial habitabilidad.
"La evidencia de la vida no se va a ver como pequeñas criaturas verdes - que va a revelarse en un espectro," dijo Nick Siegler, el jefe de tecnología de la Oficina del Programa de Exoplanetas Exploración de la NASA en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la agencia en Pasadena, California. El programa está ayudando a desarrollar planes de la NASA para futuras misiones de imagen exo-Tierra.
Se ha ido la luz estelar
En el camino hacia esta meta, la NASA está desarrollando activamente la tecnología coronógrafo en varios laboratorios, entre ellos el JPL. Coronógrafos son instrumentos introducidos a principios del siglo 20 para estudiar nuestro sol. Usan máscaras especiales para bloquear la luz del disco circular del sol, por lo que los científicos pueden estudiar su atmósfera exterior, o corona.
Ahora la NASA está desarrollando coronógrafos más sofisticadas para bloquear la luz cegadora de otras estrellas y planetas revelan débiles que podrían ser orbitándolos. Estrellas ahora eclipsar a sus planetas; por ejemplo, nuestro sol es de 10 mil millones de veces más brillante que la Tierra.Eso es similar a la inundación de las luces del estadio de fútbol al lado de una pequeña vela.
"La búsqueda de planetas similares a la Tierra comienza con la supresión de la luz de las estrellas", dijo Rhonda Morgan, del JPL, un tecnólogo coronógrafo de la Oficina del Programa de Exploración de Exoplanetas. "Es como el bloqueo del sol con una visera para el sol mientras conduce con el fin de ver el camino."
Los telescopios terrestres ya han utilizado coronógrafos para tomar imágenes de planetas, pero esos planetas son más fáciles de fotografiar porque son grandes, luminosas, y la órbita lejos de sus estrellas. Para tomar una imagen de planetas del tamaño que yacen en la zona habitable de estrellas como el Sol - la región donde las temperaturas son las adecuadas para los posibles océanos líquidos y lagos - requerirá un telescopio en el espacio. En el espacio, los efectos borrosos de nuestra atmósfera ventosa se ​​pueden evitar.
Existen varios tipos de coronógrafos están en fase de desarrollo para las misiones espaciales propuestas. Una misión, dirigido por el Centro Espacial de la NASA Goddard, en Greenbelt, Maryland, se conoce como WFIRST. WFIRST significa Telescopio Infrarrojo de Campo Amplio Encuesta. La misión WFIRST sería capaz de identificar los productos químicos en las atmósferas de exoplanetas tan pequeños como súper-Tierras, que son como primos más grandes de la Tierra, tales como Kepler-452b , un reciente descubrimiento por la misión Kepler de la NASA. Esto abriría el camino para futuros estudios de la más pequeña exo-Tierras. La misión WFIRST también investigará otros misterios cósmicos tales como la materia oscura y la energía oscura.
Jugar con pequeñas máscaras
Los ingenieros y científicos del JPL están muy ocupados jugando con diferentes tecnologías coronógrafo para WFIRST. Ilya Poberezhskiy, que gestiona los bancos de pruebas en el JPL, explicó dos diseños coronógrafo primaria mientras sostiene en su mano las pequeñas máscaras, de bloqueo de luz de las estrellas. Una de ellas, la máscara de "alumno en forma", es decir pocos centímetros de espesor, mientras que la máscara "híbrido Lyot" es un pinchazo de un punto, apenas visible en sólo una décima parte de un milímetro de tamaño. Ambas tecnologías volarán juntos en la misión WFIRST como parte de un instrumento - el coronógrafo máscara de ocultación.
"Un mecanismo de rueda girará para cambiar diferentes máscaras en el interior del instrumento y convertir el coronógrafo de un modo a otro", dijo Poberezhskiy.
El principal reto para coronógrafos es el control de la luz estelar, que tiene una tendencia a desviarse. Sólo poner una máscara circular delante de la estrella no obstruye la luz por completo; curvas luz de las estrellas alrededor de la máscara como las olas del mar que curvan alrededor de las islas en un proceso llamado de difracción. Cada tipo de coronógrafo se ocupa de este desafío de forma diferente mediante el uso de múltiples máscaras, así como espejos que pueden deformar secuencialmente luz de las estrellas de supresión en varias etapas.
Una animación que explica cómo funciona el coronógrafo híbridos Lyot puede verse en línea en:
https://exoplanets.jpl.nasa.gov/resources/1061/
"La luz de las estrellas le gusta caminar por todo el lugar, y en el área en la que desea la imagen del planeta", dijo Wes Traub, científico del proyecto JPL para WFIRST. "El objetivo ahora es conseguir más práctica con el tipo de telescopio que usaremos para WFIRST."
Cómo manejar la fluctuación
Otro de los retos en el diseño de coronógrafos se está ajustando para pequeñas vibraciones de un telescopio espacial, o la fluctuación de fase. El equipo del JPL está evaluando cómo sus coronógrafos manejan jitter mediante la simulación de los efectos en una cámara de vacío. Construyeron un simulador de telescopio de sobremesa de tamaño para las pruebas.
"En el espacio, telescopios experiencia deformaciones y vibraciones que necesitan ser medido y reducido en el interior del coronógrafo," dijo Poberezhskiy."Nuestro telescopio simulacro nos permitirá probar el coronógrafo WFIRST en condiciones realistas, espacio similar."
Dado que el desarrollo WFIRST se mueve hacia adelante, planificadores de la misión ya están pensando en un posible paso siguiente: un telescopio espacial diseñado para imagen verdaderos análogos terrestres. una misión de este tipo puede ser más de una década de distancia, pero el desarrollo de los aspectos básicos de la tecnología está en marcha a un ritmo febril.
"Es un momento emocionante para la investigación de exoplanetas", dijo Gary Blackwood, director del Programa de Exploración de Exoplanetas. "Esta es la historia en la fabricación."
El equipo de diseño híbrido coronógrafo Lyot está dirigida por John Trauger del JPL. El coronógrafo pupila se forma por primera vez por Jeremy Kasdin de la Universidad de Princeton, Nueva Jersey. Una tercera tecnología, llamada una amplitud compleja apodization coronógrafo máscara de fase inducida, está siendo desarrollado por Olivier Guyon de la Universidad de Arizona, Tucson; Brian Kern, del JPL 'y Ruslan Belikov y Eduardo Bendek del Centro de Investigación Ames de la NASA, en Moffett Field, California.n todo el país.