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Viernes, 29 marzo 2013
Astronomía

Nueva óptica para captar imágenes reveladoras de planetas en órbita a otras estrellas

Aunque en los últimos 15 años se han descubierto cientos de planetas en órbita a otras estrellas, todavía no es posible responder a la añeja pregunta de si alguno de estos mundos es capaz de albergar vida. Sin embargo, una nueva tecnología de la NASA podría cambiar esta situación, al brindarnos por vez primera información no solamente sobre si tienen el tamaño correcto o si están dentro de la franja orbital habitable alrededor de su estrella, sino también sobre signos de potencialmente indicadores de que ese mundo alberga vida, como por ejemplo oxígeno atmosférico y agua en estado líquido.

Un equipo de especialistas del centro de Investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California, está desarrollando una nueva óptica para telescopios espaciales que no sólo permitirá detectar planetas similares a la Tierra, sino también tomar fotos de ellos. Esta captación directa de imágenes será posible gracias a una nueva tecnología llamada PIAA. En desarrollo desde el año 2003, es una candidata firme para las futuras misiones de búsqueda de exoplanetas que la NASA planea abordar en la década de 2020 y en años posteriores.

Bloqueando el resplandor de la estrella y el efecto de difracción, la nueva técnica permite ver planetas que de otro modo quedarían ocultos por culpa del inmenso resplandor de su estrella. Con esta tecnología, por vez primera será posible confirmar mediante imágenes directas la presencia de un exoplaneta en la zona orbital habitable, tal como asevera Ruslan Belikov, astrofísico de la NASA y miembro del equipo de investigación y desarrollo de la nueva técnica óptica.

Hoy en día, los científicos utilizan principalmente métodos indirectos, tales como el de los tránsitos, para detectar planetas extrasolares. Este método mide la atenuación en la luz de una estrella cuando el planeta pasa entre ella y la línea de visión del telescopio. Observando los cambios en dicha luz, los científicos pueden determinar el tamaño de un planeta, su distancia a su estrella, y el período orbital. Este método actualmente es usado por el telescopio espacial Kepler, de la NASA, que fue lanzado al espacio en 2009, para encontrar planetas de tamaño similar a la Tierra en la zona orbital habitable alrededor de otras estrellas.

Sin embargo, en el futuro se podría usar un enfoque de diseño y concepto distintos para detectar biomarcadores comunes de vida, tales como el oxígeno atmosférico y el agua en estado líquido, en planetas similares a la Tierra que orbiten en torno a estrellas similares al Sol. La técnica PIAA permite la obtención directa de imágenes, lo que significa que adquiere fotos reales de los exoplanetas. La dificultad para tomar esas fotografías es que el brillo de la estrella inunda su entorno con una luz demasiado intensa para los sistemas de observación convencionales, y genera un notable efecto de difracción, todo lo cual dificulta sobremanera, o incluso hace imposible, ver mediante métodos convencionales los planetas que orbitan a su alrededor. Para resolver este problema, un telescopio necesita suprimir la difracción de la luz de la estrella.

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El sistema PIAA utiliza dos espejos no esféricos especialmente diseñados para transformar la luz en la "pupila" del telescopio siguiendo un patrón de "pupila de alto contraste". Esta innovadora "pupila de alto contraste" tiene la propiedad especial de confinar toda la difracción y el resplandor de la estrella en un pequeño punto, lo cual bloquea prácticamente toda la luz de la estrella sin afectar de modo perceptible a la luz del planeta.

Los instrumentos que bloquean la luz estelar suelen ser los típicos coronógrafos (inventados originalmente para bloquear el brillo de nuestro Sol y así poder ver su envoltura exterior gaseosa o corona). El sistema PIAA es en esencia un tipo particularmente potente de coronógrafo, que se acerca a los límites de la física.

La óptica de los telescopios tiene diminutas imperfecciones que hacen que se obtengan imágenes un tanto distorsionadas de la estrella observada. Actualmente no es posible fabricar una óptica completamente libre de estas aberraciones ópticas, pero se pueden corregir sobre la marcha mediante espejos separados que pueden cambiar de forma controladamente. A estos dispositivos se les llama espejos deformables. Ellos contrarrestan las distorsiones de la óptica del telescopio.

El PIAA, o los coronógrafos en general, bloquean el brillo de la estrella, pero para permitir captar imágenes de planetas del tamaño de la Tierra se necesita que la óptica del telescopio sea perfecta, algo que nunca es así. Los espejos deformables corrigen estas imperfecciones con su sistema de control del frente de onda. Este sistema "corrige" la óptica imperfecta del telescopio para que el coronógrafo funcione correctamente.

El tipo de espejo deformable con el que se hacen pruebas en el Centro Ames, y que ha sido fabricado por la compañía Boston Micromachines Corp., de Massachusetts, Estados Unidos, es un cuadrado de 1 centímetro de lado que emplea una red de 32x32, o 1024, accionadores, que pueden generar cualquier forma deseada en el espejo. Controlando la forma de la superficie del espejo deformable que compensa errores, se pueden reducir las aberraciones en el telescopio lo suficiente como para permitir obtener imágenes directas de planetas con tamaño similar al de la Tierra.

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