Telescopios espaciales del futuro: la NASA tiene 4 ideas para que el Gran Observatorio vuele en 2030

Telescopios espaciales del futuro: la NASA tiene 4 ideas para que el Gran Observatorio vuele en 2030 https://img.purch.com/h/1000/aHR0cDovL3d3dy5zcGFjZS5jb20vaW1hZ2VzL2kvMDAwLzA4Mi8xMTgvb3JpZ2luYWwvbHV2b2lyLWEuanBn

SEATTLE - La NASA todavía no ha lanzado su nuevo Telescopio Espacial James Webb (JWST), un sucesor del querido y antiguo Telescopio Espacial Hubble. Pero la agencia ya se está preparando para un observatorio espacial aún más grande y mejor para eventualmente reemplazar JWST.

Cuatro equipos de científicos de la NASA se están preparando para enviar sus propuestas para futuras misiones de astrofísica de clase emblemática, la más costosa de todas las misiones científicas de la NASA. De los cuatro, solo se seleccionará un concepto de misión para lanzar a mediados de la década de 2030.

Los cuatro estudios del concepto de misión se detallaron aquí en el 233a reunión de la Sociedad Astronómica Americana (AAS) esta semana (del 6 al 10 de enero), a pesar de que muchos de los científicos de la NASA se suspendieron debido al cierre del gobierno y no pudieron asistir a la conferencia.

Cada una de las misiones propuestas es un telescopio espacial diseñado para estudiar cosas como estrellas, galaxias, agujeros negros, planetas alienígenas y objetos dentro del sistema solar de la Tierra. Los telescopios sondearían los misterios del universo al detectar diferentes longitudes de onda de la luz, desde el infrarrojo de baja energía hasta la radiación ultravioleta y de rayos X de alta energía.

La NASA aún no ha puesto los precios en las misiones, pero las misiones de clase insignia suelen costar más de $ 1 mil millones. Sin embargo, se espera que JWST le cueste a la NASA más de $ 10 mil millones después de años de retrasos y sobrecostos.

Este gráfico de la NASA compara los cuatro conceptos de misión que la NASA ha desarrollado para la encuesta decenal Astro2020. Una de estas misiones se seleccionará para iniciarse a mediados de la década de 2030. De izquierda a derecha: el Lynx X-Ray Observatory, el Large UV Optical Infrared Surveyor (LUVOIR), el Habitable Exoplanet Observatory (HabEx) y el Origins Space Telescope.

Crédito: NASA

Aunque la NASA será responsable de desarrollar y operar la misión, la agencia no podrá elegir a cuál de las cuatro misiones perseguirá. Más bien, la NASA presentará sus propuestas a la Academia Nacional de Ciencias (NAS), donde un comité decidirá cuál de las misiones se adapta mejor a las prioridades de la comunidad astrofísica. El NAS determina esas prioridades mediante la recopilación de información de los astrónomos de todo el país y la publicación de un informe denominado encuesta decenal cada 10 años.

Entonces, ¿qué considerará el comité decenal los campos de investigación en astrofísica más populares e importantes en la década de 2030? ¿Qué tipo de herramientas científicas utilizarán los astrónomos para estudiar el cosmos dentro de 15 a 20 años? Desde el Big Bang hasta las posibilidades de vida más allá de la Tierra, hay muchas cosas que los científicos esperan investigar utilizando instrumentos basados en el espacio. Pero debido a que la NASA opera con un presupuesto limitado, no todas las misiones propuestas se harán realidad. Aquí hay un resumen de las cuatro misiones de clase insignia que están sobre la mesa para la encuesta decenal de 2020.

LUVOIR

Una misión candidata, llamada Gran Inspector de Infrarrojo Óptico UV (LUVOIR), es esencialmente una versión reforzada de telescopio espacial Hubble. Como el Hubble, este instrumento observaría el universo en longitudes de onda de luz ultravioleta, infrarroja y visible.

Sin embargo, con un diámetro de unos 50 pies (15 metros), el espejo de LUVOIR sería más de seis veces más ancho que el del Hubble. Esto significa que LUVOIR vería el universo con seis veces la resolución del Hubble. Y con 40 veces el poder de captación de luz del telescopio más antiguo, LUVOIR vería objetos más débiles, más pequeños y más distantes.

La NASA ha presentado dos opciones diferentes para el diseño de LUVOIR. La versión más grande, LUVOIR-A (descrita anteriormente), se construirá para ser lanzada en la próxima NASA Sistema de lanzamiento espacial (SLS) megarocket. LUVOIR-A es "lo más grande que podemos encajar en SLS", dijo Jason Tumlinson, investigador del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STSci) durante una presentación en AAS el martes (8 de enero).

SLS, que también tiene un presupuesto limitado y está retrasado, debería lanzarse en su primer vuelo en algún momento de 2020. "Si la NASA no construye ese cohete, entonces usaremos la versión más pequeña" de LUVOIR - LUVOIR-B, dijo Tumlinson. . Este modelo tendría un espejo con un diámetro de 26 pies (8 m), y el tamaño más pequeño implicaría una resolución ligeramente más baja que para LUVOIR-A.

LUVOIR está diseñado para abordar una variedad de proyectos de investigación astronómica, como la búsqueda de habitables exoplanetas; estudiando la formación y evolución de las estrellas y galaxias; mapeo de materia oscura en todo el universo; e imágenes de objetos en el sistema solar, como planetas, cometas y asteroides. "Independientemente de lo que te interese, LUVOIR tiene un instrumento para ti", dijo Tumlinson.

Habex

La misión Habitable Exoplanet Imaging (HabEx) propuesta utilizará un tono de estrella para observar exoplanetas alrededor de estrellas anfitrionas brillantes.

Crédito: NASA JPL

El Habitable Exoplanet Observatory (HabEx) está diseñado para hacer exactamente lo que su nombre implica: observar exoplanetas potencialmente habitables alrededor estrellas parecidas al sol.

Mientras busca "biosignaturas" como el agua y el metano, que pueden indicar la presencia de vida en otro planeta, HabEx también se convertiría en el primer telescopio en visualizar directamente un exoplaneta similar a la Tierra. Para ser considerado potencialmente "similar a la Tierra", un exoplaneta debe ser terrestre o rocoso y debe orbitar a su estrella madre en el zona habitable, donde la temperatura es la adecuada para que exista agua líquida.

HabEx desplegaría una gran forma de girasol "Sombra de estrellas"para bloquear la luz de las estrellas que tienen planetas, permitiendo que el telescopio estudie exoplanetas débiles con un detalle sin precedentes. El telescopio HabEx tendría un diámetro de 26 pies (8 m), pero la sombra de la estrella sería mucho más grande, con un diámetro de 236 pies (72 m).

Además de recopilar imágenes de luz visible, HabEx también realizaría observaciones ultravioletas e infrarrojas del cosmos, lo que hace que este observatorio sea útil para algo más que la investigación en exoplanetas. Usando los mismos instrumentos que emplearía para estudiar exoplanetas, HabEx también podría observar y mapear estrellas y galaxias, estudiar la expansión del universo e investigar materia oscura.

Observatorio de rayos X Lynx

Una ilustración artística del Lynx X-Ray Observatory.

Crédito: NASA MSFC

Un potencial sucesor de la NASA. Observatorio de rayos X Chandra es Lynx, un telescopio espacial propuesto que descubriría el universo "invisible" al detectar radiación de rayos X de alta energía que no es visible para el ojo humano. Esto significa que los investigadores podrían usar el instrumento para buscar cosas como supernovas y agujeros negros.

Lynx fue diseñado para mirar a través del espacio y el tiempo para observar los primeros agujeros negros del universo, lo que permite a los investigadores comprender mejor cómo se forman y crecen estos objetos. El telescopio también pudo observar la formación y evolución de galaxias y cúmulos de galaxias.

También podría investigar el nacimiento y la muerte de las estrellas y capturar "mapas exquisitos de estrellas en explosión", como Chandra lo hizo con su imagen de la supernova de Tycho., dijo Ryan Hickox, astrofísico en Dartmouth College en New Hampshire. Pero con 100 veces la resolución de Chandra, Lynx produciría imágenes aún más espectaculares, dijo. Y mientras Chandra puede estudiar las estrellas ubicadas a unos 1.300 años luz de distancia, los instrumentos en Lynx verían a más de 16.000 años luz de distancia, o 12.5 veces la distancia.

Con un diámetro de aproximadamente 10 pies (3 m), Lynx sería solo un poco más grande que el Hubble. Sin embargo, sería cinco veces más grande que Chandra, cuyo plato principal mide solo 4 pies (1,2 m) de diámetro.

Orígenes del telescopio espacial

Este diagrama ilustra el concepto propuesto de la misión Orígenes del Telescopio Espacial de la NASA.

Crédito: NASA GSFC

Por último, pero no menos importante, está el Telescopio Espacial de los Orígenes, que busca responder a los grandes misterios de la vida en el universo, como la forma en que se forman los planetas habitables. El Telescopio Espacial de los Orígenes ayudaría a los científicos a desglosar los pasos en ese proceso al rastrear los ingredientes para la vida desde las primeras etapas de la formación de estrellas y planetas.

Esta misión de topógrafo de infrarrojo lejano podría mirar a través de oscuras nubes de polvo para obtener una visión clara de las estrellas y los exoplanetas en las regiones de formación estelar. Podría considerarse una versión de próxima generación del Observatorio espacial de Herschel, una misión europea que observó el universo en infrarrojo durante cuatro años antes de apagarse en 2013.

Con un diámetro de unos 50 pies (15 m), el telescopio espacial Origins tendría aproximadamente el mismo tamaño que LUVOIR y cuatro veces el tamaño de Herschel. Al igual que Herschel, este telescopio propuesto requeriría un sistema especial de "refrigerador criogénico" para evitar que sus instrumentos se calienten demasiado. Al mantenerse fresco, el telescopio aumentaría su sensibilidad y los científicos de la misión dijeron que podría ser hasta 1.000 veces más sensible que cualquier otro telescopio infrarrojo lanzado hasta la fecha.

Un diagrama compara los tamaños relativos del concepto de misión del Telescopio Espacial de Origins y los telescopios espaciales existentes. El diagrama también muestra las temperaturas a las que deben operar los diferentes telescopios. El telescopio espacial Origins requerirá un sistema de enfriamiento criogénico para mantener el observatorio a la temperatura adecuada para realizar observaciones supersensibles en el infrarrojo.

Crédito: NASA GSFC

¿Qué se lanzará en la década de 2030?

La NASA y el resto de la comunidad astrofísica tendrán que esperar unos 23 meses para averiguar cuál de los cuatro conceptos de la misión se selecciona para lanzar. Una vez que se selecciona una misión, tomará alrededor de 15 años desarrollarla antes de que se lance.

Hasta entonces, la NASA tiene dos misiones astrofísicas más grandes y emblemáticas para esperar: JWST y WFIRST, el amplio campo del telescopio de inspección por infrarrojos. Después de varios retrasos, JWST está programado para su lanzamiento en 2021, mientras que WFIRST está en camino de lanzarse en 2025.

Envíe un correo electrónico a Hanneke Weitering a hweitering@space.com o sígala @hannekescience. Síganos en Twitter @Spacedotcom y en Facebook. Artículo original sobre Space.com.