El Observatorio de Exoplanetas Habitables ( HabEx ) es un concepto de telescopio espacial que se optimizaría 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 utilizaría espectrógrafos para estudiar las atmósferas planetarias y eclipsar la luz de las estrellas con un coronógrafo interno o una pantalla estelar externa . [3]
La propuesta, hecha por primera vez en 2016, es para una gran misión científica estratégica de la NASA . Operaría en el punto L2 de Lagrange .
En enero de 2023, se propuso un nuevo concepto de telescopio espacial llamado Observatorio de los Mundos Habitables (HWO), que se basa en HabEx y el Gran Topógrafo Infrarrojo Óptico 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 Topógrafo Infrarrojo Óptico Ultravioleta (LUVOIR), el Telescopio Espacial Origins y el Topógrafo 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 de Imágenes de Exoplanetas Habitables (HabEx) es un concepto para una misión para 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 la Encuesta Decadal. Recomendó que la NASA considere un nuevo telescopio de 6 metros (20 pies) de apertura que combine elementos de diseño de LUVOIR y HabEx. El nuevo telescopio se llamaría Observatorio de los Mundos Habitables (HWO). Se fijó una fecha de lanzamiento preliminar para 2040 y el presupuesto se estimó en 11.000 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 ciencia astrofísica general.
En particular, la misión estará diseñada para buscar signos 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, h
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 previstas.
Con un contraste 1.000 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 sólo en términos de poblaciones de exoplanetas, sino también en términos de morfologías del cinturón de polvo. [10]
Se pueden realizar observaciones de astrometría y astrofísica generales si están justificadas por un alto rendimiento científico y al mismo tiempo son compatibles con los principales objetivos científicos de exoplanetas y la arquitectura preferida. Actualmente se están considerando una amplia variedad de investigaciones para el programa de astrofísica general de HabEx. Van desde estudios de fugas de galaxias y reionización de medios intergalácticos 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 resueltos de poblaciones estelares, incluido el impacto de estrellas masivas y otras condiciones ambientales locales sobre la tasa e historia de formación estelar. [10] Aplicaciones más exóticas incluyen observaciones astrométricas de galaxias enanas locales para ayudar a limitar la naturaleza de la materia oscura y mediciones de precisión 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]
Con base en los impulsores y el propósito científicos, los investigadores están considerando la obtención de imágenes directas y la espectroscopia de la luz estelar reflejada en el espectro visible , con posibles extensiones a las partes del espectro UV y infrarrojo cercano . El telescopio tiene un espejo monolítico primario de 4 metros (13 pies) de diámetro.
Un rango de longitud de onda continua mínimo absoluto 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 costo y la complejidad. [10]
Para la caracterización de atmósferas extraterrestres , pasar a longitudes de onda más largas requeriría una pantalla estelar 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. Caracterizar exoplanetas en longitudes de onda inferiores a ~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 del frente de onda sean más estrictos, ya sea para una arquitectura de sombra estelar o de coronógrafo. [10] Observaciones de tan alta resolución espacial y alto contraste también abrirían capacidades únicas para estudiar la formación y evolución de estrellas y galaxias.
HabEx buscaría posibles gases con firma biológica en las atmósferas de exoplanetas, como el O
2(0,69 y 0,76 μm) y su producto fotolítico ozono ( O
3). En el lado de la longitud de onda larga, ampliar 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 fueron creados por procesos abióticos (por ejemplo, buscando características de CO
2, CO, O4). Una capacidad infrarroja adicional de ~2,5 μm permitiría buscar características secundarias como el metano ( CH4) que pueden ser consistentes con procesos biológicos. Incrementar aún más la radiación ultravioleta también puede permitir distinguir entre una atmósfera biótica con alto contenido de O 2 y una atmósfera abiótica, con 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 formas de vida , por lo que, aunque alentador, O
2no es una biofirma definitiva, a menos que se considere en su contexto ambiental. Es decir, si bien 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 crearse fácilmente en situaciones planetarias como un mundo increíblemente profundo que abarca un océano. [11] [12] [13] [14] [15]
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