El Telescopio Espacial Hubble ha estado en el espacio durante 28 años, produciendo algunas de las imágenes más hermosas y científicamente importantes del cosmos que la humanidad jamás haya tomado. Pero seamos sinceros, el Hubble está envejeciendo y probablemente no estará con nosotros por mucho tiempo.
El telescopio espacial James Webb de la NASA se encuentra en las etapas finales de las pruebas, y WFIRST está esperando en las alas. Te alegrará saber que hay aún más telescopios espaciales en proceso, un conjunto de cuatro poderosos instrumentos en diseño en este momento, que formarán parte de la próxima Encuesta Decadal, y que ayudarán a responder las preguntas más fundamentales sobre el cosmos.
Lo sé, lo sé, el telescopio espacial James Webb aún no ha llegado al espacio, y aún podría haber más retrasos a medida que pasa por su ronda actual de pruebas. En el momento en que estoy grabando este video, parece que es mayo de 2020, pero vamos, ya sabes que habrá demoras.
Y luego está WFIRST, el telescopio espacial infrarrojo de gran angular que en realidad está hecho de un viejo telescopio de clase Hubble que la Oficina Nacional de Reconocimiento ya no necesitaba. La Casa Blanca quiere cancelarlo, el Congreso lo salvó y ahora la NASA está construyendo partes de él. Suponiendo que no se produzcan más demoras, estamos ante un lanzamiento a mediados de la década de 2020.
Realmente hice un episodio sobre supertelescopios y hablé sobre James Webb y WFIRST, así que si quieres aprender más sobre esos observatorios, échale un vistazo primero.
Hoy vamos a ir más lejos en el futuro, para ver los telescopios de la próxima generación. Los que podrían lanzarse después del telescopio que se lanza después del telescopio que viene después.
Antes de profundizar en estas misiones, necesito hablar sobre la Encuesta Decadal. Este es un informe creado por la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU. Para el Congreso y la NASA. Es esencialmente una lista de deseos de científicos para la NASA, que define las preguntas más importantes que tienen en su campo de la ciencia.
Esto le permite al Congreso asignar presupuestos y a la NASA para desarrollar ideas de misión que ayudarán a cumplir la mayor cantidad posible de estos objetivos científicos.
Estas encuestas se realizan una vez cada década, reuniendo comités de ciencias de la Tierra, ciencias planetarias y astrofísica. Presentan ideas, discuten, votan y eventualmente acuerdan un conjunto de recomendaciones que definirán las prioridades científicas durante la próxima década.
Actualmente estamos en el período de la Encuesta Decenal 2013-2022, por lo que en unos pocos años, la próxima encuesta se realizará y definirá las misiones de 2023-2032. Lo sé, eso realmente suena como un futuro lejano, pero el tiempo se está acabando para que la banda vuelva a estar unida.
Si está interesado, pondré un enlace a la última Encuesta Decadal, es un documento fascinante y tendrá una mejor idea de cómo se unen las misiones.
Todavía estamos a unos pocos años del documento final, pero hay propuestas serias en las etapas de planificación para los telescopios espaciales de la próxima generación, y son increíbles. Hablemos de ellos.
HabEx
La primera misión que veremos es HabEx, o la misión Habitable Exoplanet Imaging. Esta es una nave espacial que fotografiará directamente planetas que orbitan otras estrellas. Apuntará a todo tipo de planetas, desde Júpiter calientes hasta súper Tierras, pero su objetivo principal será fotografiar exoplanetas similares a la Tierra y medir sus atmósferas.
En otras palabras, HabEx intentará detectar señales de vida en planetas que orbitan otras estrellas.
Para lograr esto, HabEx necesita bloquear la luz de la estrella, de modo que se puedan revelar muchos planetas más débiles cercanos. Tendrá una y quizás dos formas de hacer esto.
El primero es usar un coronógrafo. Este es un pequeño punto que se encuentra dentro del telescopio, que se coloca frente a la estrella y bloquea su luz. La luz restante que pasa a través del telescopio proviene de objetos más débiles alrededor de la estrella y puede ser captada por el sensor del instrumento.
El telescopio tiene un espejo deformable especial que puede ajustarse y ajustarse hasta que se vean los planetas más débiles.
Aquí hay un ejemplo de un coronógrafo en uso, en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral. La estrella central está oculta, revelando el disco de polvo más tenue a su alrededor. Aquí hay una imagen directa de una enana marrón orbitando una estrella.
Y este es uno de los videos más dramáticos que creo haber visto, con 4 mundos del tamaño de Júpiter orbitando alrededor de la estrella HR 8799. Es un truco, los investigadores animaron el movimiento de los planetas entre observaciones, pero Aún así, wow.
El segundo método para bloquear la luz será usar un Starshade. Esta es una nave espacial completamente separada que parece un molinete. Vuela a decenas de miles de kilómetros del telescopio, y cuando se posiciona perfectamente, bloquea la luz de la estrella central, mientras permite que la luz de los planetas se filtre alrededor de los bordes.
El truco con una Sombra de estrellas son esos pétalos, que crean un borde más suave para que las ondas de luz del planeta más tenue estén menos dobladas. Esto crea una sombra muy oscura que debería tener la mejor oportunidad de revelar planetas.
A diferencia de la mayoría de las misiones, Starshades como este se puede usar con cualquier observatorio en el espacio. Entonces, Hubble, James Webb o cualquier otro observatorio podrían aprovechar este instrumento.
Siempre nos hemos quejado de que solo podemos ver una fracción de los planetas por ahí utilizando el método de tránsito o velocidad radial debido a cómo se alinean las cosas. Pero con una misión como HabEx, los planetas pueden verse en dirección, en cualquier configuración.
Además de esta misión principal, HabEx también se utilizará para una variedad de astrofísica, como observar el Universo temprano y estudiar los productos químicos de las estrellas más grandes antes y después de que exploten como supernovas.
Lince
A continuación, Lynx, que será el telescopio de rayos X de próxima generación de la NASA. Sorprendentemente, no es un acrónimo, solo lleva el nombre del animal. En varias culturas se pensaba que los linces tenían la capacidad sobrenatural de ver la verdadera naturaleza de las cosas.
Los rayos X se encuentran en el extremo superior del espectro electromagnético, y están bloqueados por la atmósfera de la Tierra, por lo que necesita un telescopio espacial para poder verlos. En este momento, la NASA tiene su Observatorio de rayos X Chandra, y la ESA está trabajando en su misión ATHENA, que se lanzará en 2028.
Lynx actuará como socio del telescopio espacial James Webb, asomándose al borde del Universo observable, revelando las primeras generaciones de agujeros negros supermasivos y ayudando a trazar su formación y fusión a lo largo del tiempo. Verá la radiación proveniente del gas caliente de la red cósmica temprana, cuando las primeras galaxias se unieron.
Y luego se utilizará para examinar los tipos de objetos en los que se enfocan Chandra, XMM Newton y otros observatorios de rayos X: púlsares, colisiones de galaxias, colapsares, supernovas, agujeros negros y más. Incluso las estrellas normales pueden emitir destellos de rayos X que nos dicen más sobre ellas.
La gran mayoría de la materia del Universo se encuentra en nubes de gas tan calientes como un millón de Kelvin. Si quieres ver el Universo como realmente es, quieres mirarlo en rayos X.
Los telescopios de rayos X son diferentes de los observatorios de luz visible como el Hubble. No puede simplemente tener un espejo que rebota los rayos X. En cambio, utiliza espejos de incidencia de pastoreo que pueden redirigir ligeramente los fotones que los golpean, canalizándolos hacia un detector.
Con un espejo exterior de 3 metros, la parte inicial del embudo, proporcionará 50-100 veces la sensibilidad con 16 veces el campo de visión, reuniendo fotones a 800 veces la velocidad de Chandra.
No estoy seguro de qué más decir. Será un observatorio de rayos X monstruoso. Confía en mí, los astrónomos piensan que es una muy buena idea.
Telescopio Espacial Origins
A continuación, el telescopio espacial Origins u OST. Al igual que James Webb y el telescopio espacial Spitzer, el OST será un telescopio infrarrojo, diseñado para observar algunos de los objetos más geniales del Universo. Pero va a ser aún más grande. Mientras que James Webb tiene un espejo primario de 6.5 metros de ancho, el espejo OST tendrá 9.1 metros de ancho.
Imagine un telescopio casi tan grande como los telescopios terrestres más grandes de la Tierra, pero en el espacio. En el espacio.
No solo será grande, hará frío.
La NASA pudo enfriar Spitzer a solo 5 Kelvin, es decir, 5 grados por encima del cero absoluto, y solo un poco más cálido que la temperatura de fondo del Universo. Están planeando reducir Origins a 4 Kelvin. No parece mucho, pero es un gran desafío de ingeniería.
En lugar de simplemente enfriar la nave espacial con helio líquido como lo hicieron con Spitzer, deberán sacar el calor por etapas, con reflectores, radiadores y, finalmente, un enfriador criogénico alrededor de los instrumentos.
Con un enorme telescopio infrarrojo frío, Origins irá más allá de la visión de James Webb de la formación de las primeras galaxias. Verá la época en que se formaron las primeras estrellas, una época que los astrónomos llaman la Edad Media.
Verá la formación de sistemas planetarios, discos de polvo y observará directamente las atmósferas de otros planetas en busca de firmas biológicas, evidencia de vida allí afuera.
Tres misiones emocionantes que impulsarán nuestro conocimiento del Universo hacia adelante. Pero he guardado el telescopio más grande y ambicioso para el final
LUVOIR
LUVOIR, o el gran topógrafo UV / óptico / IR. James Webb será un poderoso telescopio, pero es un instrumento infrarrojo diseñado para observar objetos más fríos en el Universo, como galaxias desplazadas al rojo al principio de los tiempos o sistemas planetarios recién formados. El telescopio espacial Origins será una mejor versión de James Webb.
LUVOIR será el verdadero sucesor del telescopio espacial Hubble. Será un gran instrumento capaz de ver en infrarrojos, luz visible y ultravioleta.
Hay dos diseños en las obras. Uno que tiene 8 metros de ancho y podría lanzarse en un vehículo pesado como el Falcon Heavy. Y otro diseño que usaría el Sistema de lanzamiento espacial que mide 15 metros de ancho. Eso es un 50% más grande que el telescopio terrestre más grande. Recuerde, el Hubble mide solo 2.6 metros.
Tendrá un amplio campo de visión y un conjunto de filtros e instrumentos que los astrónomos pueden usar para observar lo que quieran. Estará equipado con una coronografía como mencionamos anteriormente, para observar directamente los planetas y ocultar sus estrellas, un espectrógrafo para descubrir qué productos químicos están presentes en las atmósferas de exoplanetas, y más.
LUVOIR será un instrumento de propósito general, que los astrónomos usarán para hacer descubrimientos en los campos de la astrofísica y la ciencia planetaria. Pero algunas de sus capacidades incluirán: observar directamente los exoplanetas y buscar firmas biológicas, categorizar todos los diferentes tipos de exoplanetas que existen, desde los Júpiter calientes hasta las súper Tierras.
Podrá observar objetos dentro del Sistema Solar mejor que cualquier otra cosa: si no tenemos una nave espacial allí, LUVOIR será una muy buena vista. Por ejemplo, aquí hay una vista de Encelado de Hubble, en comparación con la vista de LUVOIR.
Podrá mirar a cualquier parte del Universo, para ver estructuras mucho más pequeñas que el Hubble. Verá las primeras galaxias, las primeras estrellas y ayudará a medir las concentraciones de materia oscura en todo el Universo.
Los astrónomos aún no entienden completamente lo que sucede cuando las estrellas acumulan suficiente masa para encenderse. LUVOIR examinará las regiones de formación estelar, mirará a través del gas y el polvo y verá los primeros momentos de formación estelar, así como los planetas que orbitan en torno a ellos.
¿Te tengo totalmente y completamente entusiasmado con el futuro de la astronomía? Bueno. Pero aquí vienen las malas noticias. Casi no hay posibilidad de que la realidad coincida con esta fantasía.
A principios de este mes, la NASA anunció que los planificadores de misiones que trabajan en estos telescopios espaciales deberán limitar sus presupuestos a entre tres y cinco mil millones de dólares. Hasta ahora, los planificadores no tenían pautas, solo debían diseñar instrumentos que pudieran llevar a cabo la ciencia.
Los ingenieros habían estado trabajando en planes de misión que fácilmente podrían cruzar $ 5 mil millones para HabEx, Lynx y OST, y estaban considerando una cantidad mucho mayor de $ 20 mil millones para LUVOIR.
Aunque el Congreso ha estado presionando por presupuestos sorprendentemente grandes para la NASA, la agencia espacial quiere que sus planificadores sean conservadores. Y cuando se considera cuán por encima del presupuesto y el último James Webb se ha convertido, no es del todo sorprendente.
Originalmente se suponía que James Webb costaría entre uno y tres puntos y cinco mil millones de dólares y se lanzaría entre 2007 y 2011. Ahora parece 2020 para un lanzamiento, los costos han superado un presupuesto de $ 8.8 mil millones exigido por el Congreso, y está claro que todavía hay mucho de trabajo por hacer.
En una prueba reciente de agitación, los ingenieros encontraron arandelas y tornillos que se habían sacado del telescopio. Esto no es como un estante IKEA con piezas sobrantes. Estas piezas son importantes.
Aunque se ha salvado del bloque de corte, el telescopio WFIRST se estima en $ 3.9 mil millones, por encima de su presupuesto original de $ 2 mil millones.
Uno, dos o tal vez incluso todos estos telescopios eventualmente se construirán. Esto es lo que los científicos piensan que es más importante para hacer los próximos descubrimientos en astronomía, pero prepárese para batallas presupuestarias, sobrecostos y plazos prolongados. Lo sabremos mejor cuando todos los estudios se realicen en 2019.
Se necesitaría algún tipo de milagro de ingeniería para que los cuatro telescopios se unan, a tiempo y dentro del presupuesto, para volar juntos al espacio en 2035. Los mantendré informados.
