Un segundo instrumento en el HWO podría detectar planetas similares a la Tierra

El Habitable Worlds Observatory (HWO) se perfila como el próximo gran observatorio del mundo, con el objetivo principal de buscar biosignaturas en las atmósferas de al menos 25 exoplanetas similares a la Tierra. Sin embargo, para lograr esto, se requerirá un esfuerzo significativo, ya que el instrumento principal planificado es un coronógrafo, que aunque potente, tiene limitaciones.

Un nuevo estudio liderado por Fabien Malbet de la Universidad de Grenoble Alpes y sus coautores, propone la adición de un segundo instrumento al HWO que podría rastrear astrométricamente planetas con una precisión de 0.5 micro-arcosegundos (µas). Esto permitiría al HWO detectar planetas del tamaño de la Tierra alrededor de cientos de estrellas cercanas, aumentando drásticamente el número de candidatos para análisis atmosféricos. El artículo fue publicado en el servidor de preprints arXiv.

Actualmente, solo se conoce que el 12% de las estrellas similares al sol dentro de 65 años luz tienen planetas, y todos ellos son gigantes gaseosos. No se han encontrado exoplanetas rocosos cerca de nuestro sistema solar, pero esto no significa que no existan. Es más probable que la señal de esos planetas se pierda en el ruido de misiones como Gaia.

Si bien Gaia es el cazador de planetas más avanzado que tenemos, su precisión más alta es del orden de 20 a 30 µas, lo que sigue siendo insuficiente para detectar un planeta similar a la Tierra alrededor de una estrella cercana. Con el instrumento astrométrico adicional, el HWO podría ser de 400 a 600 veces más preciso que Gaia, permitiendo encontrar exo-Tierras que luego podrían ser el foco de exploración adicional por parte del coronógrafo de Gaia.

Para alcanzar ese nivel de precisión, se necesitarán dos cosas: un calibrador realmente avanzado y una gran cantidad de imágenes. Los sensores astrométricos no son nuevos; se han utilizado para encontrar exoplanetas durante décadas, midiendo el "movimiento" de una estrella causado por un planeta en órbita. Cuanto más preciso sea un instrumento, más pequeño será el "movimiento" que podrá detectar, lo que corresponde a una masa planetaria más baja, como la de la Tierra en comparación con Júpiter.

Sin embargo, los astrometros tienen una debilidad: son propensos a errores. Estos pueden ser introducidos por una variedad de causas, como imperfecciones en el detector o ligeros desplazamientos en un espejo, lo que puede limitar significativamente la precisión de un instrumento. Para combatir esto, los autores sugieren una tecnología conocida como Unidad de Calibración de Detectores (DCU). Esta herramienta produciría una serie de bandas de luz y oscuridad a través del sensor CMOS que compone el astrometro, permitiendo aislar y corregir pequeños errores antes de que se conviertan en problemas mayores.

Además, se estima que el HWO tendría que realizar más de 100 mediciones individuales de un planeta a lo largo de su vida operativa de 3 a 4 años para alcanzar el nivel de precisión necesario para confirmar completamente un planeta. Este alto número es necesario para asegurar que cualquier error aleatorio que no sea corregido por la DCU no afecte demasiado el resultado final. Al combinar cientos de imágenes, cualquier otro error aleatorio residual se compensaría entre sí.

Un beneficio adicional de esta nueva tecnología sería en un ámbito completamente diferente de la astrofísica: podría poner a prueba una de las teorías predominantes de la Materia Oscura Fría (CDM). La teoría CDM predice que hay "picos" de materia oscura en el centro de las galaxias, pero los datos recopilados muestran que, aunque hay materia oscura en esos centros, tienen una forma más parecida a "núcleos".

En un "pico", su densidad aumentaría cerca del centro de la galaxia debido a la gravedad de la materia oscura que atrae más de sí misma. En un "núcleo", por otro lado, no necesariamente hay un aumento en la densidad de materia oscura en ninguna parte de la galaxia, ya que la materia oscura se distribuye de manera semi-equitativa.

El nuevo astrometro del HWO podría captar los sutiles movimientos creados por los "picos" de materia oscura a medida que lensan la luz que pasa cerca de ellos. Esto podría agregar información valiosa sobre lo que podría estar causando estos discos planos de materia oscura, ya sea explosiones de supernovas o alguna propiedad única de la propia materia oscura.

Este artículo no es la primera vez que se discute la idea; el Dr. Malbet también fue un jugador crítico en la propuesta de misión Theia, que utiliza la misma idea fundamental pero que habría sido lanzada como una misión separada. El equipo de Theia ha estado trabajando en el concepto durante años, por lo que incorporarlo al HWO parece una plataforma lógica, especialmente porque puede mejorar la misión principal del observatorio.

El HWO es, después de todo, el Observatorio de Mundos Habitables, y su misión principal es encontrar mundos habitables. Cualquier herramienta en su kit que pueda ayudar a lograr eso, o incluso reducir el tiempo que lleva hacerlo, sería bienvenida. Dado todo el trabajo que ya se ha realizado en el desarrollo del astrometro de precisión, parece un desperdicio no usarlo en alguna plataforma eventualmente.

El desarrollo del HWO no está previsto que comience en serio hasta la década de 2030, y probablemente no se lanzará hasta la década de 2040, por lo que aún hay tiempo suficiente para implementar esta mejora. Solo queda por ver si el gerente del proyecto permitirá que sus ambiciones crezcan para satisfacer la necesidad.