El Observatorio de Exoplanetas Habitables ( HabEx ) es un concepto de telescopio espacial que estaría optimizado para buscar y obtener imágenes de exoplanetas habitables del tamaño de la Tierra en las zonas habitables de sus estrellas, donde puede existir agua líquida . HabEx tendría como objetivo comprender cuán comunes pueden ser los mundos terrestres más allá del Sistema Solar y determinar el rango de sus características. Sería un telescopio óptico, ultravioleta e infrarrojo que también usaría espectrógrafos para estudiar las atmósferas planetarias y la luz de las estrellas eclipsadas con un coronógrafo interno o un parasol externo . [3]
La propuesta, presentada por primera vez en 2016, es para una gran misión científica estratégica de la NASA . Operaría en el punto Lagrange L2 .
En enero de 2023, se propuso un nuevo concepto de telescopio espacial llamado Observatorio de Mundos Habitables (HWO), que se basa en HabEx y el Gran Sondeo Óptico Infrarrojo Ultravioleta (LUVOIR). [4]
En 2016, la NASA comenzó a considerar cuatro telescopios espaciales diferentes como el próximo buque insignia ( Grandes misiones científicas estratégicas ) después del Telescopio Espacial James Webb y el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman . [3] Son el Observatorio de Exoplanetas Habitables (HabEx), el Gran Surveyor Óptico Infrarrojo Ultravioleta (LUVOIR), el Telescopio Espacial Origins y el Surveyor de rayos X Lynx . En 2019, los cuatro equipos entregaron sus informes finales a la Academia Nacional de Ciencias , cuyo comité independiente de Encuesta Decadal asesora a la NASA sobre qué misión debe tener máxima prioridad. [3]
La misión Habitable Exoplanet Imaging Mission (HabEx) es un concepto para una misión destinada a obtener imágenes directas de sistemas planetarios alrededor de estrellas similares al Sol. [5] [6] HabEx será sensible a todo tipo de planetas; sin embargo, su objetivo principal es obtener imágenes directas de exoplanetas rocosos del tamaño de la Tierra y caracterizar su contenido atmosférico . Al medir los espectros de estos planetas, HabEx buscará señales de habitabilidad como el agua y será sensible a los gases en la atmósfera potencialmente indicativos de actividad biológica, como el oxígeno o el ozono. [6]
En 2021, la Academia Nacional de Ciencias publicó sus recomendaciones finales en el Informe Decenal. Recomendó que la NASA considerara un nuevo telescopio de 6 metros (20 pies) de apertura que combinara elementos de diseño de LUVOIR y HabEx. El nuevo telescopio se llamaría Observatorio de Mundos Habitables (HWO). Se fijó una fecha de lanzamiento preliminar para 2040 y se estimó que el presupuesto sería de 11 mil millones de dólares. [7] [8] [9]
El principal objetivo científico de HabEx es el descubrimiento y caracterización de planetas del tamaño de la Tierra en las zonas habitables de estrellas cercanas de la secuencia principal; también estudiará la gama completa de exoplanetas dentro de los sistemas y también permitirá una amplia gama de ciencias astrofísicas generales.
En particular, la misión estará diseñada para buscar señales de habitabilidad y biofirmas en las atmósferas de planetas rocosos del tamaño de la Tierra ubicados en la zona habitable de estrellas cercanas de tipo solar. [10] Características de absorción de CH
4, yo
2O , NH
3, y CO , y las características de emisión de Na y K , están todas dentro del rango de longitud de onda de las observaciones HabEx anticipadas.
Con un contraste 1000 veces mejor que el que se puede lograr con el telescopio espacial Hubble , [10] HabEx podría resolver grandes estructuras de polvo , rastreando el efecto gravitacional de los planetas. Al obtener imágenes de varios discos protoplanetarios débiles por primera vez, HabEx permitirá estudios comparativos del inventario y las propiedades del polvo en una amplia gama de clasificaciones estelares . [5] Esto pondrá al Sistema Solar en perspectiva no solo en términos de poblaciones de exoplanetas, sino también en términos de morfologías de cinturones de polvo. [10]
Se pueden realizar observaciones astrofísicas y astrometrías generales si se justifica por un alto rendimiento científico y al mismo tiempo se es compatible con los principales objetivos científicos de exoplanetas y la arquitectura preferida. Actualmente se está considerando una amplia variedad de investigaciones para el programa de astrofísica general de HabEx. Van desde estudios de la permeabilidad de las galaxias y la reionización del medio intergaláctico a través de mediciones de la fracción de escape de fotones ionizantes , hasta estudios del ciclo de vida de los bariones a medida que fluyen dentro y fuera de las galaxias, hasta estudios de población estelar resueltos, incluido el impacto de las estrellas masivas y otras condiciones ambientales locales en la tasa y la historia de formación de estrellas. [10] Las aplicaciones más exóticas incluyen observaciones astrométricas de galaxias enanas locales para ayudar a limitar la naturaleza de la materia oscura y la medición precisa del valor local de la Constante de Hubble . [10]
La siguiente tabla resume las posibles investigaciones sugeridas actualmente para la astrofísica general de HabEx: [10]
Basándose en los motivos y el propósito científicos, los investigadores están considerando la obtención de imágenes directas y espectroscopia de la luz estelar reflejada en el espectro visible , con posibles extensiones a las partes ultravioleta e infrarroja cercana del espectro . El telescopio tiene un espejo monolítico primario de 4 metros (13 pies) de diámetro.
El rango mínimo absoluto de longitud de onda continua es de 0,4 a 1 μm, con posibles extensiones de longitud de onda corta por debajo de 0,3 μm y extensiones de infrarrojo cercano a 1,7 μm o incluso 2,5 μm, dependiendo del coste y la complejidad. [10]
Para la caracterización de atmósferas extraterrestres , llegar a longitudes de onda más largas requeriría un parasol de 52 m (171 pies) que se lanzaría por separado en un Falcon Heavy [ 1] o un telescopio más grande para reducir la cantidad de luz de fondo. Una alternativa sería mantener el coronógrafo pequeño. La caracterización de exoplanetas en longitudes de onda más cortas que ~350 nm requeriría un tren óptico de alto contraste totalmente sensible a los rayos UV para preservar el rendimiento, y hará que todos los requisitos de frente de onda sean más estrictos, ya sea para un parasol o una arquitectura de coronógrafo. [10] Estas observaciones de alta resolución espacial y alto contraste también abrirían capacidades únicas para estudiar la formación y evolución de estrellas y galaxias.
HabEx buscaría posibles gases de biofirma en las atmósferas de los exoplanetas, como el O
2(0,69 y 0,76 μm) y su producto fotolítico ozono ( O
3). En el lado de longitud de onda larga, extender las observaciones a 1,7 μm permitiría buscar fuertes firmas de agua adicionales (a 1,13 y 1,41 μm), y también permitiría buscar evidencia de que el O detectado
2y O
3Los gases se crearon mediante procesos abióticos (por ejemplo, al buscar características del CO
2, CO, O4). Una capacidad infrarroja adicional de ~2,5 μm permitiría buscar características secundarias como el metano ( CH4) que pueden ser compatibles con procesos biológicos. Si se profundiza aún más en el UV, también se puede distinguir entre una atmósfera biótica con alto contenido de O 2 y una abiótica con alto contenido de CO
2-Atmósfera rica basada en la absorción de ozono de 0,3 μm. [10]
Oxígeno molecular ( O
2) puede ser producido por procesos geofísicos, así como un subproducto de la fotosíntesis por las formas de vida , por lo que, aunque alentador, O
2No es una biofirma definitiva, a menos que se la considere en su contexto ambiental. Es decir, mientras que la producción de O2 hasta aproximadamente el 20% del contenido atmosférico parece ser parte de la vida en la Tierra, demasiado oxígeno es en realidad venenoso para la vida tal como la conocemos los humanos y podría ser creado fácilmente por situaciones planetarias como un mundo increíblemente profundo que abarque un océano. [11] [12] [13] [14] [15]
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