Cuando el Telescopio espacial James Webb recién lanzado Cuando se despliegue por completo y entre en funcionamiento, no será una herramienta más para que los astrónomos exploren el universo. Con su tecnología de espectroscopia de vanguardia, podrá mirar hacia la oscuridad del espacio y Ver objetos distantes con más detalle que nunca, mucho más que su predecesor, el Hubble Space. Telescopio. Va a revolucionar nuestra comprensión de los exoplanetas e incluso podría ayudarnos a aprender de dónde venimos y en qué otro lugar del universo podría ser habitable.
Contenido
- Un gran paso adelante
- Actualización de la tecnología de los años 80 del Hubble
- Investigando exoplanetas usando luz infrarroja
- Entendiendo de dónde venimos
- A la caza de la habitabilidad
- Llegar a lo desconocido
Para saber cómo el Telescopio Espacial James Webb nos ayudará a estudiar bolas de roca giratorias a billones de kilómetros de distancia (y por qué los astrónomos quieren hacerlo), hablamos con dos Investigadores que trabajarán con James Webb después del despliegue: Néstor Espinoza del Instituto Científico del Telescopio Espacial y Antonella Nota de la Agencia Espacial Europea. (ESA).
Un gran paso adelante
En los últimos años, los investigadores han identificado planetas fuera de nuestro sistema solar utilizando telescopios como TESSA (el satélite de estudio de exoplanetas en tránsito) o el Telescopio espacial Kepler. Estos son capaces de observar las estrellas más brillantes y ver cambios en su brillo cuando un planeta pasa entre ellas y nosotros usando una técnica llamada método de tránsito. Se trata de una hazaña impresionante de observación científica, pero no nos dice mucho sobre cómo son esos planetas: sólo su tamaño aproximado y, en ocasiones, su masa.
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Si queremos saber cómo es un planeta, ¿tiene atmósfera? ¿de qué está compuesto? ¿hay nubes en el cielo? ¿hay agua ahí? – necesitamos mirar con mucho, mucho más detalle. Eso es lo que Webb va a hacer, pero es un desafío técnico enorme. Es por eso que la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense (CSA) están trabajando juntas en este proyecto.
“Webb es cien veces más sensible que el Hubble y, gracias a ello, Webb podrá revelar el Los detalles más débiles en los rincones más lejanos del universo muy distante, con una resolución exquisita”, Nota explicado.
Si bien el Hubble se ha acostumbrado a aprender más sobre exoplanetas, Espinoza dijo, “la visión que te da es muy estrecha. Quizás te brinde una característica”. En comparación, dijo, Webb será “alucinante”, permitiéndonos ver varias características a la vez y observar planetas más pequeños. "Será nuestro primer cambio para observar planetas más pequeños con gran detalle".
Hubble también trabaja en la longitud de onda de la luz visible, capturando imágenes en el rango de luz que podemos ver. Pero James Webb trabajará en la longitud de onda infrarroja, que puede detectar diferentes características y mirar a través del polvo que lo oscurece, “abriendo una ventana al universo que será completamente nueva”, como dice Nota Ponlo.
Hubble y Webb podrán trabajar juntos, recopilando datos complementarios sobre los mismos objetivos. Así que si amas el Bellas imágenes del espacio captadas por el Hubble., no te preocupes, estos no desaparecerán. Simplemente obtendremos otra herramienta para una comprensión aún más profunda.
“James Webb va a ser revolucionario. Literalmente revolucionario”, dijo Espinoza. "Nos permitirá ver cosas que esperábamos detectar durante mucho tiempo pero que no hemos detectado". Tenía la tecnología para ver, y estoy bastante seguro de que detectará cosas que no estamos pensando. de."
Actualización de la tecnología de los años 80 del Hubble
Los investigadores han hecho un trabajo notable encontrando y aprendiendo sobre exoplanetas utilizando los instrumentos actualmente disponibles, descubriendo más de 4.000 exoplanetas hasta el momento. Sin embargo, este campo es muy reciente: los primeros planetas fuera de nuestro sistema solar se identificaron en la década de 1990. Eso significa que muchos instrumentos de la generación actual, como el Hubble, nunca fueron diseñados teniendo en mente estudios de exoplanetas.
"El Hubble es tecnología de los 80", dijo Espinoza. “Nada en contra de los 80. ¡Me encantan los 80, especialmente la música! – pero la tecnología ha evolucionado muchísimo. El tipo de detectores que teníamos en aquel entonces no son nada comparados con el tipo de detectores que tenemos ahora”.
James Webb, por otro lado, ha sido diseñado con la intención específica de usarse para la caracterización de exoplanetas, y eso ha estado a la vanguardia de sus principios de diseño. Por ejemplo, cuando Webb apunta a una estrella, apuntará a un píxel en particular con muy alta precisión y no moverse en absoluto, lo que permite a los investigadores medir con mucha precisión cualquier caída en el brillo que podría dar pistas sobre un planeta en orbita.
Este nivel de precisión permite a Webb realizar su función más interesante relacionada con los exoplanetas: detectar si un exoplaneta tiene atmósfera y de qué está compuesta esa atmósfera. "Los pequeños detalles son muy importantes cuando se intenta detectar atmósferas de exoplanetas", explicó Espinoza.
Investigando exoplanetas usando luz infrarroja
Aunque los investigadores han llegado a algunos maneras muy creativas a detectar atmósferas de exoplanetas, no es algo para lo que se diseñaron los instrumentos actuales. Por eso las capacidades de Webb serán tan revolucionarias.
Para observar el universo, Webb tiene cuatro instrumentos que mirarán en la longitud de onda infrarroja. Incluyen la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) y el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec). Luego está el sensor de guía fina/generador de imágenes de infrarrojo cercano y el espectrógrafo sin ranura (FGS/NIRISS), que, como sugieren sus nombres, buscarán en la banda del infrarrojo cercano. Finalmente, está el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI), que analiza una amplia gama del infrarrojo lejano.
Pero estos son instrumentos sensibles y requieren un entorno cuidadosamente mantenido para funcionar. Por eso, la tecnología que los rodea también tiene que ser de vanguardia.
“Webb está lleno de tecnologías nuevas y complejas, desde sensibles detectores de infrarrojos hasta el fino parasol Kapton de cinco capas, del tamaño de una cancha de tenis, que protegerá la instrumentación de la radiación solar y permitirá que el telescopio y los detectores alcancen la temperatura fría necesaria para observar en el infrarrojo”, Nota dicho.
También destacó los finos detalles de los instrumentos, como el conjunto de microobturadores de NIRSpec, que es un conjunto de pequeñas ventanas con contraventanas del tamaño de unos pocos cabellos humanos. Esto permitirá que el instrumento observe cientos de objetos al mismo tiempo. "Una primicia absoluta en la astronomía espacial, donde la espectroscopia tradicionalmente se realiza un objeto a la vez", dijo Nota.
Entendiendo de dónde venimos
El ímpetu por ver si un planeta distante tiene atmósfera no es sólo una floritura científica o una curiosidad ociosa sobre cómo son estos lugares lejanos. Más bien, es clave para comprender cómo se crean los planetas, incluido el nuestro.
Cuando se trata de comprender cómo se formó nuestro sistema solar, los investigadores ejecutan modelos e intentan ver cómo podríamos haber terminado con la composición de los planetas que vemos. “Pero actualmente tenemos un tamaño de muestra de uno”, puntualizó Espinoza. "Nuestro sistema solar. Eso es todo. Ahora estamos en una era en la que podemos observar las composiciones de otros sistemas solares. Y la forma en que se forman los planetas define su composición química”.
Entonces, cuando observamos la atmósfera de un exoplaneta distante, aprendemos cómo surgió. Y a partir de eso, podemos construir una imagen de cómo se forman los planetas y los sistemas solares basándose en más casos que solo el de nuestro patio trasero. “Entonces, obtener estos indicios de firmas de formación en estos exoplanetas a través de la química que observamos en sus atmósferas es absolutamente fundamental para que entendamos cómo surgieron y, por lo tanto, cómo llegamos a ser nosotros”, afirmó. dicho.
A la caza de la habitabilidad
Quizás la razón más interesante para observar las atmósferas de los exoplanetas es comprender en qué otro lugar del universo podría florecer la vida. "Una de las cuestiones clave que Webb estudiará es el origen de la vida", dijo Nota. “Existe una enorme variedad de exomundos, más de los que podríamos haber imaginado. Hay planetas gaseosos del tamaño de Júpiter que orbitan muy cerca de su estrella, enormes “supertierras” rocosas y “supertierras cálidas”. Neptuno. Algunos de ellos podrían tener las condiciones adecuadas de temperatura y la composición adecuada para albergar vida."
Pero para determinar si un planeta es habitable, dijo Espinoza, no basta con conocer su tamaño y masa. Después de todo, cuando encontramos un planeta del tamaño de la Tierra y con una masa similar, la gente suele suponer que será un lugar similar a la Tierra. Pero Venus y Marte tienen tamaños y masas más o menos similares a los de la Tierra, y tienen atmósferas que son extremadamente inhóspitas para nuestra forma de vida. “¡Venus es el peor lugar para ir de vacaciones!” bromeó, con su inmensa presión y su atmósfera tóxica llena de dióxido de carbono. Marte no es mucho mejor, con su atmósfera extremadamente delgada e irrespirable que tiene sólo el 1% de la densidad de nuestra atmósfera en la Tierra.
Por eso necesitamos saber acerca de las atmósferas para saber si un planeta individual es habitable. Y lo que es aún más importante, para obtener una estimación de cuántos planetas habitables podría haber, necesitamos saber qué tipos de atmósferas son típicas de planetas de tamaño como el nuestro. “¿Cuál es la atmósfera más común que forma la naturaleza?” -Preguntó Espinoza. "Podría ser similar a Venus o Marte, y la Tierra es un caso atípico". O podría ser que las atmósferas similares a las de la Tierra sean típicas y que la cantidad de planetas potencialmente habitables que existen sea enorme.
Llegar a lo desconocido
Webb no sólo observará exoplanetas. Realizará una amplia gama de investigaciones, desde mirar hacia las primeras fases del universo para ver la formación de las primeras galaxias, hasta observar cómo nacen las estrellas a partir de remolinos de polvo y gas. Con su primer año de operaciones científicas planificadas, solo estamos raspando la superficie de para qué podría usarse esta nueva herramienta. Tendremos que esperar y ver qué otras maravillas astronómicas podrá desentrañar.
"Creo que el mayor descubrimiento será el que nadie espera", dijo Nota. “El que cambiará la forma en que vemos el universo, el que definirá, tal vez de una vez por todas, cuál es nuestro lugar en el universo”.
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