Exo-C, el futuro telescopio espacial de la NASA para cazar planetas

Hace algún tiempo la euforia y el optimismo de la comunidad científica desbordó a la NASA a la hora de plantear cuál debía ser la próxima misión espacial para buscar planetas extrasolares. La agencia espacial estadounidense decidió a principios de este siglo que el camino a seguir era la misión TPF (Terrestrial Planet Finder), un ambicioso observatorio espacial capaz de ver exoplanetas directamente y, llegado el caso, analizar su composición de forma rudimentaria. Pero los investigadores no se pusieron de acuerdo sobre el diseño del TPF. Un grupo propuso lanzar un telescopio espacial con un coronógrafo en su interior, es decir, un pequeño disco que ocultase la luz de la estrella para permitir la visualización de los posibles exoplanetas que tuviese a su alrededor. Otro grupo decidió ir a por todas y diseñó TPF alrededor de un interferómetro. TPF-I, como lógicamente fue denominada esta variante, estaría formado por varios telescopios espaciales y sería más caro y potente que TPF-C. Pronto estalló una guerra entre ambos bandos y la NASA, incapaz de tomar una decisión sobre la idoneidad de cada diseño, optó por cancelar el proyecto.

Recreación artística de un sistema exoplanetario visto por Exo-C (NASA).

Y de este modo tan absurdo la astronomía exoplanetaria se quedó sin un observatorio espacial dedicado más allá de la misión Kepler. Pero ahora la NASA vuelve a la carga y este año varios investigadores han propuesto un nuevo programa para ver exoplanetas desde el espacio. El proyecto, conocido por ahora simplemente como ‘Exo’ es una especie de TPF de bajo coste y, al igual que aquel malogrado proyecto, se presenta en dos sabores muy curiosos. El primero, y sin duda el más espectacular, es Exo-S, un telescopio espacial que usa un coronógrafo externo o starshade para detectar exoplanetas. Del Exo-S ya hablamos en Eureka hace unos meses, pero dejamos a un lado la otra opción, denominadaExo-C. Efectivamente, y como su nombre indica, Exo-C hace uso de un coronógrafo interno como su antecesor TPF-C, lo que permite un diseño más compacto, además de reducir costes.

Diseño preliminar de Exo-C, basado en el telescopio espacial Kepler (NASA).

Otros diseños propuestos para Exo-C (NASA).

De acuerdo con el diseño preliminar de Exo-C presentado en marzo de este año, Exo-C tendría una masa de 1780 kg al lanzamiento y emplearía el diseño del telescopio Kepler para ahorrar costes. Esto implica que el diámetro de su espejo primario no podrá superar los 1,5 metros de diámetro, así que me temo que no podrá ver exotierras directamente, pero al menos sí será capaz de fotografiar supertierras cercanas. Sea como sea, los objetivos de Exo-C no son en absoluto desdeñables. Durante el transcurso de su misión primaria de tres años Exo-C obtendrá espectros relativamente detallados de una docena de planetas gigantes detectados por el método de la velocidad radial (y, por tanto, que no hemos ‘visto’ nunca) y además buscará planetas desconocidos alrededor de unas 140 estrellas cercanas (incluyendo Alfa Centauri). De entre este centenar de estrellas, en veinte de ellas Exo-C podrá encontrar exoplanetas con un tamaño mínimo de supertierras que estén situados en la zona habitable. Lamentablemente, los planetas descubiertos por Kepler o, en el futuro por TESS, mediante el método del tránsito están fuera del alcance de Exo-C al hallarse demasiado lejos.

Exoplanetas que podrá estudiar Exo-C (NASA).

Así vería Exo-C algunos exoplanetas durante el transcurso de su misión (suponiendo que la inclinación de su plano fuese de unos 70º)(NASA).

Espectros de los planetas gigantes del sistema solar con la resolución que puede alcanzar Exo-C (R=70) (NASA).

Además de planetas, Exo-C estudiará en detalle discos de material alrededor de estrellas, lo que nos permitirá comprender mejor la formación y evolución de sistemas planetarios. En concreto, Exo-C analizará unos sesenta discos en estrellas cercanas (hasta 40 pársecs), cien discos jóvenes descubiertos por el telescopio infrarrojo WISE y hasta 80 discos protoplanetarios cercanos. Y es que un hecho que suele pasar bastante desapercibido para el público es que los discos de polvo y hielo que rodean a la mayoría de estrellas son más brillantes y, por tanto, más fáciles de detectar que los planetas que pudieran existir. Es más, estudiando estos discos somos capaces de inferir la presencia de exoplanetas aunque no se vean directamente. Por ejemplo, si viésemos nuestro sistema solar desde lejos veríamos claramente la influencia de Neptuno en el Cinturón de Kuiper y, con si poseemos la suficiente resolución, la estructura anular creada por la Tierra en el polvo interplanetario, con un brillo superior en un 10% al de la luz zodiacal ‘de fondo’.

El sistema solar visto desde el exterior si ocultamos el sol. El exterior está dominado por el Cinturón de Kuiper y el interior por las partículas de polvo de la luz zodiacal. Se puede inferir la presencia de Neptuno y la Tierra observando el disco (NASA).

Exo-C no debe superar los mil millones de dólares y, de ser aprobado, sería lanzado en 2024 en una órbita solar similar a la de Kepler (aunque no se descarta una órbita de halo en el punto de Lagrange L2). Desgraciadamente, el futuro de Exo-C y de Exo-S no es demasiado halagüeño. La NASA mantiene ambos observatorios como una opción de emergencia en el caso de que el telescopio WFIRST-AFTA se quede en el tintero. Recordemos que WFIRST está destinado a ser el próximo telescopio espacial de la NASA tras el James Webb (JWST), pero los problemas presupuestarios -o mejor dicho, el agujero negro en el que se ha convertido el JWST- han puesto en entredicho su futuro, y eso a pesar de que la NASA planea usar en el proyecto uno de los dos telescopios procedentes de satélites espías regalados por la NRO. Pero como soñar no cuesta nada, siempre podemos esperar que Exo-C, Exo-S y el WFIRST-AFTA salgan adelante. ¿Acaso no sería genial?

Órbita de Exo-C respecto a la Tierra (NASA).

Partes de Exo-C (NASA).