El Coronógrafo de la Misión Romana tiene como objetivo demostrar el poder de una tecnología cada vez más avanzada. A medida que capture la luz directamente de grandes exoplanetas gaseosos y de discos de polvo y gas que rodean otras estrellas, allanará el camino hacia el futuro: “imágenes” de un solo píxel de planetas rocosos del tamaño de la Tierra. La lumière peut alors se propager dans un spectre arc-en-ciel, révélant quels gaz sont présents dans l’atmosphère de la planète – peut-être de l’oxygène, du méthane, du dioxyde de carbone et peut-être même des signes de vida. Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
Una demostración tecnológica de la Nancy Grace telescopio espacial romano ayudará a aumentar la variedad de planetas distantes de los que los científicos pueden obtener imágenes directamente.
El instrumento coronógrafo romano en NASAEl Telescopio Espacial Romano Nancy Grace ayudará a liderar el camino en la búsqueda de mundos habitables fuera de nuestro sistema solar al probar nuevas herramientas que bloquean la luz de las estrellas, revelando planetas ocultos por el brillo de sus estrellas madre. La demostración de tecnología enviada recientemente desde el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL) en el sur de California hasta el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la agencia en Greenbelt, Maryland, donde se unió al resto del observatorio espacial para su lanzamiento en mayo de 2027.
Antes de su viaje a través del país, el coronógrafo romano se sometió a la prueba más exhaustiva jamás realizada sobre su capacidad para bloquear la luz de las estrellas: lo que los ingenieros llaman “excavar el agujero negro”. En el espacio, este proceso permitirá a los astrónomos observar la luz directamente de planetas alrededor de otras estrellas o exoplanetas. Una vez demostradas en Roman, tecnologías similares en una misión futura podrían permitir a los astrónomos utilizar esta luz para identificar sustancias químicas en una exoplanetaincluidos aquellos que potencialmente indican la presencia de vida.
El instrumento Roman Coronagraph a bordo del Telescopio Espacial Romano Nancy Grace de la NASA mejorará la capacidad de los científicos para obtener imágenes directas de planetas alrededor de otras estrellas. Como el coronógrafo más potente jamás utilizado en el espacio, demostrará nuevas tecnologías que podrían utilizarse en futuras misiones como el proyecto del Observatorio de Mundos Habitables de la NASA. Crédito: NASA/JPL-Caltech/GSFC
Pruebas de tecnología de bloqueo de luz estelar
Para la prueba del agujero negro, el equipo colocó el coronógrafo en una cámara sellada diseñada para simular el frío y oscuro vacío del espacio. Utilizando láseres y ópticas especiales, reprodujeron la luz de una estrella tal como sería observada por el telescopio romano. Cuando la luz incide en el coronógrafo, el instrumento utiliza pequeños oscurecimientos circulares llamados máscaras para bloquear eficazmente la estrella, como el parasol de un automóvil que bloquea el Sol o la Luna que bloquea el Sol durante un eclipse solar total. Esto hace que los objetos más débiles cercanos a la estrella sean más fáciles de ver.
Los coronógrafos equipados con máscaras ya vuelan en el espacio, pero no pueden detectar un exoplaneta similar a la Tierra. Visto desde otro sistema estelar, nuestro planeta parecería unos 10 mil millones de veces más tenue que el Sol, y los dos están relativamente cerca uno del otro. Por lo tanto, intentar obtener una imagen directa de la Tierra sería como intentar ver un grano de alga bioluminiscente junto a un faro a 3.000 millas (unos 5.000 kilómetros) de distancia. Con tecnologías coronagráficas anteriores, incluso el brillo de una estrella oculta abrumaría a un planeta similar a la Tierra.
En el JPL el 17 de mayo, miembros del equipo del Instrumento Coronagráfico Romano utilizaron una grúa para levantar la parte superior del contenedor de envío en el que estaba almacenado el instrumento para su viaje al Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Avances en la tecnología del coronógrafo
El coronógrafo romano demostrará técnicas para eliminar más luz estelar no deseada que los coronógrafos espaciales más antiguos mediante el uso de múltiples componentes móviles. Estas partes móviles lo convertirán en el primer coronógrafo “activo” en volar al espacio. Sus principales herramientas son dos espejos deformables, cada uno de los cuales mide sólo cinco centímetros de diámetro y están sostenidos por más de 2.000 diminutos pistones que se mueven hacia arriba y hacia abajo. Los pistones trabajan juntos para cambiar la forma de los espejos deformables para que puedan compensar la luz parásita no deseada que se derrama sobre los bordes de las máscaras.
¿Cómo funciona el instrumento coronógrafo romano? Este vídeo muestra cómo elimina la luz estelar no deseada para revelar planetas alrededor de otras estrellas. Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
Los espejos deformables también ayudan a corregir imperfecciones en otras ópticas del telescopio romano. Aunque son demasiado pequeñas para afectar otras mediciones altamente precisas de Roman, las imperfecciones pueden enviar luz perdida al agujero oscuro. Modificaciones precisas realizadas en la forma de cada espejo deformable, imperceptibles a simple vista, compensan estas imperfecciones.
“Los defectos son tan pequeños y tienen un efecto tan pequeño que tuvimos que hacer más de 100 iteraciones para llegar allí”, dijo Feng Zhao, subdirector de proyecto del Roman Coronagraph en el JPL. “Es un poco como cuando vas a un optometrista y te ponen lentes diferentes y te preguntan: ‘¿Éste es mejor?’ ¿Éste está bien?’ Y el coronógrafo funcionó incluso mejor de lo que esperábamos.
Durante la prueba, las lecturas de la cámara coronográfica muestran una región en forma de rosquilla alrededor de la estrella central que se oscurece lentamente a medida que el equipo aleja más luz de las estrellas, de ahí el apodo de “cavar el agujero negro”. En el espacio, un exoplaneta escondido en esta región oscura aparecería lentamente mientras el instrumento realiza su trabajo con sus espejos deformables.
Este gráfico muestra una prueba del instrumento coronógrafo romano que los ingenieros llaman “excavar el agujero negro”. A la izquierda, la luz de las estrellas se filtra en el campo de visión cuando sólo se utilizan componentes fijos. Las imágenes del medio y la derecha muestran una luz estelar más suprimida cuando los componentes móviles del instrumento están activados.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
Imágenes directas de exoplanetas.
Se han descubierto y confirmado más de 5.000 planetas alrededor de otras estrellas en los últimos 30 años, pero la mayoría se han detectado indirectamente, lo que significa que su presencia se infiere en función de cómo afectan a su estrella madre. Detectar estos cambios relativos en la estrella madre es mucho más fácil que ver la señal de un planeta mucho más débil. De hecho, se han fotografiado directamente menos de 70 exoplanetas.
Los planetas que han sido fotografiados directamente hasta ahora no se parecen a la Tierra: la mayoría son mucho más grandes, más calientes y, en general, más alejados de sus estrellas. Estas características los hacen más fáciles de detectar pero también menos hospitalarios para la vida tal como la conocemos.
Para buscar mundos potencialmente habitables, los científicos deben obtener imágenes de planetas que no sólo sean miles de millones de veces más tenues que sus estrellas, sino que también orbiten alrededor de ellos a la distancia adecuada para que exista agua líquida en la superficie del planeta, un precursor del tipo de vida. encontró. en la tierra.
Desarrollar la capacidad de obtener imágenes directas de planetas similares a la Tierra requerirá pasos intermedios como el coronógrafo romano. A su máxima capacidad, podría obtener imágenes de un exoplaneta similar a Júpiter alrededor de una estrella como nuestro Sol: un planeta grande y frío justo fuera de la zona habitable de la estrella.
Los miembros del equipo del JPL se despidieron del instrumento coronógrafo romano el 17 de mayo firmando sus nombres en una bandera (con el logotipo de la misión) fuera del contenedor de envío que transportaba el instrumento en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Implicaciones futuras para la exploración de exoplanetas
Lo que la NASA aprenda del coronógrafo romano ayudará a allanar el camino para futuras misiones diseñadas para obtener imágenes directas de planetas del tamaño de la Tierra que orbitan en las zonas habitables de estrellas similares al Sol. El concepto de la agencia para un futuro telescopio llamado Observatorio de Mundos Habitables tiene como objetivo obtener imágenes de al menos 25 planetas similares a la Tierra utilizando un instrumento que se basará en lo que el instrumento romano Coronógrafo demuestra en el espacio.
“Los componentes activos, como los espejos deformables, son esenciales si se quieren alcanzar los objetivos de una misión como el Observatorio de Mundos Habitables”, dijo Ilya Poberezhskiy, ingeniero de sistemas de proyectos del JPL para el Coronagraph romano. “La naturaleza activa del instrumento coronógrafo romano permite llevar la óptica ordinaria a un nivel diferente. Esto hace que todo el sistema sea más complejo, pero sin él no podríamos lograr estas cosas increíbles.
