Muchas son las esperanzas que tenemos puestas en el Telescopio Espacial James Webb. Es verdad, el Telescopio Espacial Hubble ha sido muy exitoso, pero no es suficiente, necesitamos más.
Buscamos la vida en las estrellas y el Telescopio Espacial James Webb (JWST) puede ser el primero en descubrirla. Quizá estamos a punto de alcanzar un momento histórico similar al descubrimiento del Nuevo Mundo. La tecnología ya está aquí, solo hace falta esfuerzo, perseverancia y dinero, claro. Basta con seguir buscando incansablemente hasta encontrar el nuevo Nuevo Mundo
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| Un fenomenal vista de este telescopio del que tanto esperamos (Fuente: NASA) |
El JWST es un observatorio de infrarrojos que se espera sea lanzado en 2018. Será muy grande, con una apertura de 6,5 m y uno de sus objetivos será el análisis de los planetas en otras estrellas con el fin último de estudiar el origen de la vida.
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| Si el corazón de un telescopio es su espejo principal, esta comparación entre el espejo del Hubble y el del James Webb lo dice todo (Fuente: Wikipedia.org) |
Supertierras.
Como ya vimos analizando las supertierras (5-10 M⊕) en zonas templadas pueden (teóricamente, nada hay confirmado) ser habitables, quizá en la forma de Mundos Océano, quizá como Planetas Oculares, quizá como planetas rocosos Gemelos de la Tierra. Sería por tanto muy interesante estudiar sus atmósferas. Como sabemos, muestran un espectro de transmisión plano, sin detalles, porque las atmósferas permanecen escondidas tras nubes opacas en la alta atmósfera, como ocurre en GJ 1214 b. También parece que es el caso de HD 97658 b según explica Beichman et al. en 2014.
El espectro de GJ 1214 b sale plano en el detallado estudio realizado con el telescopio Hubble entre 1,1 y 1,7 µm (HD 97658 b entre 1 y 1,8 µm). También se han obtenido resultados con Subaru para GJ 1214 b llegando hasta la banda K, que no pasa de los 2.4 µm, junto con 3,6 y 4,5 µm del estudio del Spitzer. Ahora bien, el telescopio James Webb abarcará ¡desde 1 hasta 11 µm!. ¿Serán las nubes opacas en todo este amplio intervalo? Puede ocurrir que en alguna de estas longitudes de onda infrarrojas las nubes sean transparentes, y nos dejen ver lo que esconden. Entonces la enorme potencia del JWST mostrará qué hay allí.
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| El telescopio queda protegido del Sol por un protector. (Fuente: NASA) |
Otra de las posibilidades con las supertierras es el estudio de eclipse secundario (cuando el planeta pasa por detrás de la estrella). Este es un momento adecuado para inferir la emisión térmica del planeta como se hizo con 55 Cancri e. Además, quizá así las nubes no muestren tanta opacidad.
Las curvas de luz de la estrella medidas durante una buena parte de su órbita serán especialmente útiles. En los planetas que orbitan en la Zona Habitable de las enanas rojas, de la misma manera que la Luna muestra siempre su misma cara a la Tierra, estos planetas muestran siempre su misma cara a su estrella. El estudio de esta curva permitirá conocer la diferencia de temperatura entre la ardiente cara siempre iluminada y la helada cara oculta en eterna penumbra, permitiendo realizar inferencias sobre la densidad atmosférica. Esta técnica ya ha sido aplicada usando el Telescopio Espacial Spitzer para observar 55 Cancri e, detectando un zona de enorme brillo en la cara iluminada, que quizá sea un océano de lava.
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| La construcción del telescopio está suponiendo un esfuerzo enorme, esperemos que no nos defraude. (Fuente: NASA) |
Tierras.
Con los planetas hasta 5 M⊕ la cosa está más complicada. Natasha Batalha et al. (2014) realizaron simulaciones sobre espectros de transmisión (cuando al producirse el tránsito la luz de la estrella atraviesa la atmósfera del planeta) poniendo de manifiesto que era un tema difícil, pero abordable, para atmósferas dominadas por el hidrógeno, ya que por su ligero peso molecular son atmósferas muy amplias, lo que las hace más detectables. Analizar otro tipo de atmósferas (las más interesantes) es un tema mucho más (pero mucho mucho más) complejo, que requerirá la utilización del telescopio en exclusiva durante periodos muy prolongados, si es posible.
El eclipse secundario podrá ser detectado para un planeta de 1 R⊕ a una temperatura de unos 300 K en una enana roja cercana, con la posibilidad de medir su temperatura y quizá, en los casos más favorables, identificar algún detalle en el espectro de emisión.
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| (Fuente: NASA) |
Gracias a sus condiciones excepcionales de observación, el estudio de los planetas de TRAPPIST-1 será un desafio apasionante. El telescopio Hubble ya ha mostrado que los planetas TRAPPIST-1 b y c no parecen tener una atmósfera rica en hidrógeno. El telescopio James Webb podrá realizar análisis más detallados, de hecho, para estos dos planetas intentará un estudio buscando biomarcadores, como la presencia de Ozono en la atmósfera. Por su parte, TRAPPIST-1 d, sobre el que se debate si pudiera estar cerca de la Zona Habitable, es más difícil de estudiar y buscar Ozono requerirá una inversión de tiempo enorme en un telescopio que estará muy demandado, lo cierto es que el Hubble no ha podido aún analizar su atmósfera en busca de hidrógeno.
Más difícil será el estudio de otros planetas como K2-3 b, c y d o GJ 1132 b (ver gráfico para ver la sensibilidad a la detección del espectro de transmisión) en los que será complicado distinguir la señal del ruido del dispositivo. Quizá GJ 1132 b tenga más posibilidades.
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| En la barra de la derecha hay una pequeña marca (entre 0,20 y 0,05) que define la sensibilidad teórica del JWST. Por debajo de esa marca las cosas se ponen difíciles. (Fuente: Gillon et al.) |
Cuando al principio de los 90 se analizaba el posible impacto que tendría el Telescopio Espacial Hubble, todos nos preguntábamos si sería capaz de descubrir planetas. 25 años después sabemos que no solo ha tomado imágenes de planetas sino que ha analizado la atmósfera de algunas supertierras… Nadie se atrevió a soñar tanto.
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| Vistas de los componentes ópticos del telescopio (Fuente:NASA) |
Quizá el JWST no descubrirá vida en otros planetas, no sé si será capaz como el Hubble de aguantar 25 años en funcionamiento. Pero espero que, si se cumplen las especificaciones técnicas para las que ha sido diseñado, revolucione junto a los nuevos telescopios extremadamente grandes el actual paradigma de la habitabilidad, llevándolo a una nueva dimensión. Actualmente, como sabemos, está basado en el concepto de Zona Habitable; quizá este telescopio marque el comienzo de una evolución hacia una nueva etapa fundamentada en el análisis espectroscópico de los biomarcadores de los candidatos más prometedores.
Si resulta ser así, ciertamente habrá merecido la pena tanto esfuerzo invertido en su desarrollo.
No obstante, hacen falta objetivos. Una de las principales limitaciones es la identificación de estrellas con las condiciones adecuadas para algo tan difícil como el análisis de las atmósferas de los planetas del tipo terrestre. Es verdad, hay observatorios dedicados como TRAPPIST, MEarth y K2 que ya han proporcionado objetivos valiosos, pero serían necesarios muchos más. Esperemos que TESS llegue a tiempo de identificar planetas con tránsitos interesantes, cercanos, luminosos y en enanas rojas, es decir, estrellas débiles.
Aunque se pueden realizar simulaciones, estimar lo que pueda ser del futuro Telescopio Espacial James Webb no es tarea fácil. ¿Podía acaso Galileo Galilei predecir las observaciones que terminó describiendo en su “Sidereus Nuncius”? ¿Podía alguien predecir en pleno siglo XIX las observaciones que el tercer Conde de Rosse realizó de la Galaxia del Torbellino?
Hay que recordar que el fenómeno que buscamos (la vida) nos es esencialmente desconocido. Por mucho que haya modelos teóricos, no sabemos qué nos vamos a encontrar cuando empecemos a observar las atmósferas de estos planetas terrestres.
Encélado nos ha enseñado a esperar lo inesperado. ¿Quién podía imaginar un excitante mar de agua en esa insignificante luna de Saturno?
¡Esperemos entonces lo inesperado!
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| No me canso de ver fotografías del espejo principal del telescopio (Fuente: NASA) |
Esta entrada pertenece a la serie "La vida en las estrellas". Otras entradas de la serie:
2014. Kreidberg tras analizar GJ 1214 b con el HST sugiere nuevas posibilidades con el JWST.
2014. Beichman realiza un detallado estudio de las posibilidades futuras del JWST.
2015. Un análisis general de las posibilidades futuras para caracterizar atmósferas.
Natasha Batalha realiza simulaciones muy interesantes sobre las posibilidades de la espectroscopia de transmisión con JWST. No confundirla con su madre, la famosa astrónoma del equipo Kepler, Natalie Batalha.
2015. Un interesante paper en el que analizan las posibilidades de GJ 426 b, GJ 1214 b y K2-3 b con JWST.
2016. Se muestran las enormes diferencias de temperatura entre la noche y el día en 55 Cancri e. Si como parece hay una atmósfera conteniendo hidrógeno, no debe de ser muy densa.
2016. Gillon. En el paper del anuncio de los planetas de TRAPPIST-1. En un gráfico se apuntan las prestaciones del JWST para estos planetas y también GJ 1132 b, GJ 1214 b, entre otros.
2016. Un paper apasionante sobre las posibilidades de JWST sobre TRAPPIST-1.
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