El primer observatorio de la próxima década, el Telescopio Espacial James Webb, será lanzado en 2014 en busca del "gran juego", esto es las primeras estrellas y galaxias jamás formadas en nuestro Universo. Pero el "pequeño juego" podría llegar a ser igual de interesante. Hay una conciencia naciente entre los astrónomos de que el telescopio de infrarrojos más grande del mundo va a ser un astuto cazador de planetas que orbitan estrellas lejanas.
"Webb fue concebido originalmente para buscar las primeras galaxias y dirigir las grandes preguntas cosmológicas asociadas con ellas, pero ahora sabemos que puede contribuir poderosamente a la caza de planetas", dice Mark Clampin, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. "Los exoplanetas son extremadamente interesantes. Este campo de investigación está cambiando, literalmente, día a día. Recientemente dí una charla sobre los exoplanetas, y en el tiempo que va entre la escritura y entregar el discurso, los astrónomos anunciaron ¡treinta nuevos planetas!"
El telescopio Webb es la herramienta ideal para llevar a cabo estudios de seguimiento detallados y de alta precisión de estos nuevos planetas que otros telescopios están sacando de su escondite. Y esos planetas están disimulados, escondidos en el resplandor de sus propios "soles".
"Es como tratar de encontrar el destello de una luciérnaga en el haz de luz de un faro", dice Jonathan Gardner, Adjunto Superior Científico del Proyecto Webb del Centro Goddard. "Pero hay maneras de hacerlo!"
Una forma es la "ciencia de tránsito", que significa el estudio de la luz de una estrella cuando un planeta pasa por delante de la estrella.
"Webb medirá la luz total que emite una estrella y luego la cantidad de luz cuando el planeta pasa por delante", explica Gardner. "Este telescopio puede detectar cambios de brillo que ocurren cuando el planeta pasa por detrás de la estrella. Con algunas mediciones Doppler de las encuestas basadas en tierra, toda esta información nos ayuda a determinar la masa del planeta y el radio; a continuación, los astrónomos pueden empezar a pensar en la composición del planeta".
El tamaño es una ventaja clave en la búsqueda de planetas, y el telescopio Webb es verdaderamente enorme. A la izquierda vemos el espejo de Webb en comparación con el de Hubble, y a la derecha hay un modelo de tamaño natural de Webb sobre la base del Centro Espacial Goddard en Maryland. Crédito: Science@NASA.
"También puede hacer espectroscopía durante el tránsito", continúa Gardner. "Nosotros medimos el espectro de la luz de las estrellas antes del tránsito, luego de nuevo cuando la luz de las estrellas se filtra a través de la atmósfera del planeta durante el tránsito."
La luz de las estrellas cambia, a medida que pasa a través de la atmósfera del planeta.
"Al comparar los dos espectros de la estrella (dentro y fuera del tránsito), podemos extraer del espectro del planeta y aprender sobre su atmósfera ", dice Clampin. "Tenemos que recoger una gran cantidad de luz infrarroja -mil millones de fotones o más- para cada elemento espectral para aislar las características. Webb es perfecto para este tipo de estudio".
El gran telescopio de 25 m2 de área de captación puede reunir el "rebaño" de fotones necesario. Y debido a que Webb se mantendrá extremadamente frío gracias a su enorme sombrilla y su ubicación en el punto de Lagrange L2, ninguna fuente de calor externa contaminará las señales del cosmos.
El método de tránsito empleado por Webb no sólo puede descubrir los planetas, sino también mapear las manchas solares. Crédito: Science@NASA.
"Estamos muy emocionados con la ciencia del Hubble, pero necesitamos un fondo térmico bajo para ver las cosas débiles en infrarrojo que queremos ver", dice Clampin. "Y Hubble comienza a mostrar su propio patrón térmico en un momento determinado, porque no es un telescopio muy frío.
"Webb nos mostrará lo que se parece a un "zoológico de esoplanetas". Este telescopio va a ser muy bueno para observar y tomar espectros de los planetas gaseosos gigantes, y podemos tomar algunos datos espectrales de planetas más pequeños, del tamaño de Neptuno. El telescopio también ampliará el estudio de las recientemente descubiertas "super Tierras", planetas más grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno."
Webb también puede encontrar planetas por su cuenta. "El telescopio Webb utiliza una técnica llamada coronografía, en busca de planetas gaseosos gigantes", dice Gardner. "La luz de una estrella es tan brillante que opaca a cualquier planeta en una proporción de cerca de un millón, o de mil millones a uno, pero dentro de tres de las cuatro cámaras de Webb hay un punto negro por donde la luz no puede pasar. Pondremos la estrella detrás de ese punto negro para que podamos ver el planeta junto a la estrella. Es como cuando un coche es conducido hacia usted por la noche con sus luces altas encendidas, y usted interpone su mano para evitar que la luz le impida ver el camino".
"Nuestro objetivo final es buscar indicios químicos de vida en algunos de estos nuevos planetas. Pero no estamos seguros todavía lo bien que vamos a ser capaces de hacer eso".
"¿Puede Webb encontrar signos de vida en un planeta como la Tierra?" pregunta Clampin. "La respuesta es no. Un verdadero gemelo de la Tierra sería demasiado pequeño para emitir suficiente luz infrarroja de la atmósfera para que Webb la pueda recoger".
"Sin embargo, cada vez que los científicos hacen afirmaciones como esta, alguien pruebe que están equivocados. La ciencia del tránsito está cambiando tan rápidamente, es difícil decir exactamente que maravillas se podrán ver con Webb".
Una concepción artística de un exoplaneta. Crédito de la imagen: ESO.
"Webb fue concebido originalmente para buscar las primeras galaxias y dirigir las grandes preguntas cosmológicas asociadas con ellas, pero ahora sabemos que puede contribuir poderosamente a la caza de planetas", dice Mark Clampin, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. "Los exoplanetas son extremadamente interesantes. Este campo de investigación está cambiando, literalmente, día a día. Recientemente dí una charla sobre los exoplanetas, y en el tiempo que va entre la escritura y entregar el discurso, los astrónomos anunciaron ¡treinta nuevos planetas!"
El telescopio Webb es la herramienta ideal para llevar a cabo estudios de seguimiento detallados y de alta precisión de estos nuevos planetas que otros telescopios están sacando de su escondite. Y esos planetas están disimulados, escondidos en el resplandor de sus propios "soles".
"Es como tratar de encontrar el destello de una luciérnaga en el haz de luz de un faro", dice Jonathan Gardner, Adjunto Superior Científico del Proyecto Webb del Centro Goddard. "Pero hay maneras de hacerlo!"
Una forma es la "ciencia de tránsito", que significa el estudio de la luz de una estrella cuando un planeta pasa por delante de la estrella.
"Webb medirá la luz total que emite una estrella y luego la cantidad de luz cuando el planeta pasa por delante", explica Gardner. "Este telescopio puede detectar cambios de brillo que ocurren cuando el planeta pasa por detrás de la estrella. Con algunas mediciones Doppler de las encuestas basadas en tierra, toda esta información nos ayuda a determinar la masa del planeta y el radio; a continuación, los astrónomos pueden empezar a pensar en la composición del planeta".
El tamaño es una ventaja clave en la búsqueda de planetas, y el telescopio Webb es verdaderamente enorme. A la izquierda vemos el espejo de Webb en comparación con el de Hubble, y a la derecha hay un modelo de tamaño natural de Webb sobre la base del Centro Espacial Goddard en Maryland. Crédito: Science@NASA."También puede hacer espectroscopía durante el tránsito", continúa Gardner. "Nosotros medimos el espectro de la luz de las estrellas antes del tránsito, luego de nuevo cuando la luz de las estrellas se filtra a través de la atmósfera del planeta durante el tránsito."
La luz de las estrellas cambia, a medida que pasa a través de la atmósfera del planeta.
"Al comparar los dos espectros de la estrella (dentro y fuera del tránsito), podemos extraer del espectro del planeta y aprender sobre su atmósfera ", dice Clampin. "Tenemos que recoger una gran cantidad de luz infrarroja -mil millones de fotones o más- para cada elemento espectral para aislar las características. Webb es perfecto para este tipo de estudio".
El gran telescopio de 25 m2 de área de captación puede reunir el "rebaño" de fotones necesario. Y debido a que Webb se mantendrá extremadamente frío gracias a su enorme sombrilla y su ubicación en el punto de Lagrange L2, ninguna fuente de calor externa contaminará las señales del cosmos.
El método de tránsito empleado por Webb no sólo puede descubrir los planetas, sino también mapear las manchas solares. Crédito: Science@NASA."Estamos muy emocionados con la ciencia del Hubble, pero necesitamos un fondo térmico bajo para ver las cosas débiles en infrarrojo que queremos ver", dice Clampin. "Y Hubble comienza a mostrar su propio patrón térmico en un momento determinado, porque no es un telescopio muy frío.
"Webb nos mostrará lo que se parece a un "zoológico de esoplanetas". Este telescopio va a ser muy bueno para observar y tomar espectros de los planetas gaseosos gigantes, y podemos tomar algunos datos espectrales de planetas más pequeños, del tamaño de Neptuno. El telescopio también ampliará el estudio de las recientemente descubiertas "super Tierras", planetas más grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno."
Webb también puede encontrar planetas por su cuenta. "El telescopio Webb utiliza una técnica llamada coronografía, en busca de planetas gaseosos gigantes", dice Gardner. "La luz de una estrella es tan brillante que opaca a cualquier planeta en una proporción de cerca de un millón, o de mil millones a uno, pero dentro de tres de las cuatro cámaras de Webb hay un punto negro por donde la luz no puede pasar. Pondremos la estrella detrás de ese punto negro para que podamos ver el planeta junto a la estrella. Es como cuando un coche es conducido hacia usted por la noche con sus luces altas encendidas, y usted interpone su mano para evitar que la luz le impida ver el camino".
"Nuestro objetivo final es buscar indicios químicos de vida en algunos de estos nuevos planetas. Pero no estamos seguros todavía lo bien que vamos a ser capaces de hacer eso".
"¿Puede Webb encontrar signos de vida en un planeta como la Tierra?" pregunta Clampin. "La respuesta es no. Un verdadero gemelo de la Tierra sería demasiado pequeño para emitir suficiente luz infrarroja de la atmósfera para que Webb la pueda recoger".
"Sin embargo, cada vez que los científicos hacen afirmaciones como esta, alguien pruebe que están equivocados. La ciencia del tránsito está cambiando tan rápidamente, es difícil decir exactamente que maravillas se podrán ver con Webb".
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