La Misión de imagen Exoplanet Habitable ( HabEx ) es un telescopio espacial concepto que se ha optimizado para buscar y Tierra imagen de tamaño exoplanetas habitables en las zonas habitables de sus estrellas, donde el agua líquida puede existir. HabEx tendría como objetivo comprender cuán comunes pueden ser los mundos terrestres más allá del Sistema Solar y el rango de sus características. Sería un telescopio óptico, ultravioleta e infrarrojo que también usaría espectrógrafos para estudiar atmósferas planetarias y eclipsar la luz de las estrellas con una luz interna.coronógrafo o una pantalla estelar externa . [3]
Tipo de misión | Observatorio espacial |
---|---|
Operador | NASA |
Sitio web | www |
Duración de la misión | 5 a 10 años (propuesto) [1] |
Propiedades de la nave espacial | |
Masa de lanzamiento | 18,550 kilogramos (40,900 lb) (máximo) [1] |
Secado masivo | ≈10,160 kg (22,400 libras) |
Masa de carga útil | ≈6,080 kg (13,400 lb) (telescopio + instrumentos) |
Energía | 6,9 kW (máximo) [1] |
Inicio de la misión | |
Fecha de lanzamiento | 2035 (propuesto) |
Cohete | Observatorio: Sistema de lanzamiento espacial (SLS) Bloque 1B [1] Pantalla estelar: Falcon Heavy |
Parámetros orbitales | |
Régimen | Punto de Lagrange (Sol-Tierra L2) |
Principal | |
Diámetro | 4 m (13 pies) |
Longitudes de onda | Visible; posiblemente UV, NIR, IR (91 - 1000 nm) |
Resolución | R ≥ 60.000; SNR ≥ 5 por elemento de resolución en objetivos de AB ≥ 20 mag (GALEX FUV) en tiempos de exposición de ≤12 h [1] |
Instrumentos | |
Cámara VIS, espectrógrafo UV, coronógrafo , pantalla estelar [1] [2] | |
La propuesta, realizada por primera vez en 2016, es para una misión de la NASA de grandes misiones científicas estratégicas . Si se selecciona en 2021, operará en el punto L2 de Lagrange .
Descripción general
En 2016, la NASA comenzó a considerar cuatro telescopios espaciales diferentes como el próximo buque insignia ( grandes misiones científicas estratégicas ). [3] Se trata de la misión de obtención de imágenes de exoplanetas habitables (HabEx), el gran topógrafo infrarrojo óptico ultravioleta (LUVOIR), el telescopio espacial Origins y el topógrafo de rayos X Lynx . En 2019, los cuatro equipos entregarán sus informes finales a la Academia Nacional de Ciencias , cuyo comité independiente Decadal Survey asesora a la NASA sobre qué misión debe tener la máxima prioridad. La selección debe realizarse en 2021 y, si se selecciona, el lanzamiento se produciría aproximadamente en 2035. [3]
Habitable Exoplanet Imaging Mission (HabEx) es un concepto de una misión para obtener imágenes directamente de sistemas planetarios alrededor de estrellas similares al Sol. [4] [5] HabEx será sensible a todo tipo de planetas; sin embargo, su objetivo principal es obtener imágenes directas de exoplanetas rocosos del tamaño de la Tierra y caracterizar su contenido atmosférico . Al medir los espectros de estos planetas, HabEx buscará firmas de habitabilidad como el agua y será sensible a los gases en la atmósfera potencialmente indicativos de actividad biológica, como el oxígeno o el ozono. [5]
Impulsores y objetivos científicos
El principal objetivo científico de HabEx es el descubrimiento y caracterización de planetas del tamaño de la Tierra en las zonas habitables de estrellas cercanas de la secuencia principal, también estudiará la gama completa de exoplanetas dentro de los sistemas y también permitirá una amplia gama de ciencia astrofísica general.
En particular, la misión estará diseñada para buscar signos de habitabilidad y biofirmas en las atmósferas de planetas rocosos del tamaño de la Tierra ubicados en la zona habitable de estrellas cercanas de tipo solar. [6] Características de absorción de CH
4, H
2O , NH
3, y CO , y las características de emisión de Na y K , están todas dentro del rango de longitud de onda de las observaciones HabEx anticipadas.
Con un contraste que es 1000 veces mejor que el que se puede lograr con el telescopio espacial Hubble , [6] HabEx podría resolver grandes estructuras de polvo , rastreando el efecto gravitacional de los planetas. Al obtener imágenes de varios discos protoplanetarios débiles por primera vez, HabEx permitirá estudios comparativos del inventario y las propiedades del polvo en una amplia gama de clasificaciones estelares . [4] Esto pondrá al Sistema Solar en perspectiva no solo en términos de poblaciones de exoplanetas, sino también en términos de morfologías del cinturón de polvo. [6]
Astronomía general
Se pueden realizar observaciones de astrometría y astrofísica generales si se justifica por un alto rendimiento científico, sin dejar de ser compatible con los principales objetivos científicos de los exoplanetas y la arquitectura preferida. Actualmente se está considerando una amplia variedad de investigaciones para el programa de astrofísica general de HabEx. Van desde estudios de filtraciones de galaxias y reionización del medio intergaláctico a través de mediciones de la fracción de escape de los fotones ionizantes , hasta estudios del ciclo de vida de los bariones a medida que fluyen dentro y fuera de las galaxias, hasta estudios de poblaciones estelares resueltos, incluido el impacto de estrellas masivas y otras condiciones ambientales locales sobre la tasa de formación de estrellas y la historia. [6] Las aplicaciones más exóticas incluyen observaciones astrométricas de galaxias enanas locales para ayudar a restringir la naturaleza de la materia oscura y la medición de precisión del valor local de la constante de Hubble . [6]
La siguiente tabla resume las posibles investigaciones sugeridas actualmente para la astrofísica general HabEx: [6]
Conductor científico | Observación | Longitud de onda |
---|---|---|
Constante de Hubble local | Imagen Cefeida en galaxias anfitrionas de supernovas de tipo Ia | Óptico- NIS |
Fugas y reionización de galaxias | Imágenes UV de galaxias ( fracción de escape de fotones LyC ) | UV, preferiblemente hasta LyC a 91 nm |
Ciclo bariónico cósmico | Imágenes UV y espectroscopia de líneas de absorción en cuásares de fondo | Imágenes: hasta 115 nm Espectroscopia: hasta 91 nm |
Estrellas / comentarios masivos | Imágenes y espectroscopía UV en la Vía Láctea y galaxias cercanas | Imágenes: 110-1000 nm Espectroscopía: 120-160 nm |
Arqueología estelar | Fotometría resuelta de estrellas individuales en galaxias cercanas | Óptico: 500–1000 nm |
Materia oscura | Fotometría y movimiento astrométrico propio de estrellas en galaxias enanas de grupos locales | Óptico: 500–1000 nm |
Especificaciones preliminares deseadas
Basándose en los impulsores científicos y el propósito, los investigadores están considerando la obtención de imágenes directas y la espectroscopia de la luz de las estrellas reflejada en el espectro visible , con posibles extensiones a las partes ultravioleta e infrarroja cercana del espectro . El telescopio tiene un espejo monolítico primario de 4 metros (13 pies) de diámetro.
Un rango de longitud de onda continua mínima absoluta es de 0,4 a 1 μm, con posibles extensiones de longitud de onda corta por debajo de 0,3 μm y extensiones de infrarrojo cercano a 1,7 μm o incluso 2,5 μm, según el costo y la complejidad. [6]
Para la caracterización de atmósferas extraterrestres , ir a longitudes de onda más largas requeriría una pantalla estelar de 52 m (171 pies) que se lanzaría por separado en un Falcon Heavy , [1] o un telescopio más grande para reducir la cantidad de luz de fondo. Una alternativa sería mantener el coronógrafo pequeño. Caracterizar exoplanetas en longitudes de onda inferiores a ~ 350 nm requeriría un tren óptico de alto contraste totalmente sensible a los rayos UV para preservar el rendimiento, y hará que todos los requisitos de frente de onda sean más estrictos, ya sea para una arquitectura de pantalla estelar o coronógrafo. [6] Esta alta resolución espacial y observaciones de alto contraste también abrirían capacidades únicas para estudiar la formación y evolución de estrellas y galaxias.
Biofirmas
HabEx sería buscar potenciales Biosignature gases en atmósferas de exoplanetas, tales como O
2(0,69 y 0,76 μm) y su producto fotolítico ozono ( O
3). En el lado de la longitud de onda larga, extender las observaciones a 1,7 μm permitiría buscar firmas de agua adicionales fuertes (a 1,13 y 1,41 μm), y también permitiría buscar evidencia de que el O detectado
2y O
3Los gases fueron creados por procesos abióticos (por ejemplo, buscando características de CO
2, CO, O4). Una capacidad de infrarrojos adicional a ~ 2,5 μm permitiría buscar características secundarias como el metano ( CH4) que puede ser compatible con procesos biológicos. Empujar aún más en los rayos UV también puede permitir la distinción entre una atmósfera biótica con alto contenido de O 2 de una abiótica, CO
2- Atmósfera rica basada en la absorción de ozono de 0,3 μm. [6]
Oxígeno molecular ( O
2) puede ser producido por procesos geofísicos, así como un subproducto de la fotosíntesis por formas de vida , por lo que, aunque alentador, O
2no es una firma biológica confiable y debe considerarse en su contexto ambiental. [7] [8] [9] [10]
Referencias
- ^ a b c d e f g Informe final de HabEx . El equipo de estudio del Observatorio de exoplanetas habitables. JPL / NASA. 29 de agosto de 2019 Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ Conjunto de instrumentos HabEx . NASA JPL. Consultado el 11 de diciembre de 2019. Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ↑ a b c Scoles, Sarah (30 de marzo de 2016). "La NASA considera su próximo telescopio espacial insignia" . Scientific American . Consultado el 15 de octubre de 2017 .
- ^ a b Mennesson, Bertrand (6 de enero de 2016). "El estudio de la misión de imágenes del exoplaneta habitable (HabEx)" (PDF) . JPL (NASA) . Consultado el 15 de octubre de 2017 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ a b Seager, Sara; Gaudi, Scott; Mennesson, Bertrand. "Misión de imágenes de exoplanetas habitables (HabEx)" . Laboratorio de propulsión a chorro . NASA . Consultado el 15 de octubre de 2017 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ a b c d e f g h yo Mennesson, Bertrand; Gaudi, Scott; Seager, Sara; Cahoy, Kerri; Domagal-Goldman, Shawn; et al. (24 de agosto de 2016). MacEwen, Howard A .; et al. (eds.). La misión de generación de imágenes del exoplaneta habitable (HabEx): impulsores científicos preliminares y requisitos técnicos (PDF) . SPIE. doi : 10.1117 / 12.2240457 . hdl : 1721,1 / 116467 .
- ^ Léger, Alain (2004). "¿Una nueva familia de planetas?" Planetas oceánicos " ". Ícaro . 169 (2): 499–504. arXiv : astro-ph / 0308324 . Código bibliográfico : 2004Icar..169..499L . doi : 10.1016 / j.icarus.2004.01.001 .
- ^ Pérdida de agua extrema y la acumulación de O2 abiótico en planetas largo de las zonas habitables de las enanas M . Luger R. y Barnes R. Astrobiology . 14 de febrero de 2015, vol. 15, número 2; páginas 119–143. DOI: 10.1089 / ast.2014.1231
- ^ Titania puede producir atmósferas abióticas de oxígeno en exoplanetas habitables . Norio Narita, Takafumi Enomoto, Shigeyuki Masaoka y Nobuhiko Kusakabe. Scientific Reports 5, número de artículo: 13977 (2015); doi: 10.1038 / srep13977
- ^ Seager, Sara (2013). "Habitabilidad de exoplanetas". Ciencia . 340 (577): 577–581. Código Bibliográfico : 2013Sci ... 340..577S . doi : 10.1126 / science.1232226 . PMID 23641111 . S2CID 206546351 .
enlaces externos
- Informe final 2019 en JPL / NASA
- Documentos HabEx en JPL / NASA