Entre 2021 y 2024,james webb(JWST) ynancy gracia romano(RST) El Telescopio Espacial será lanzado al espacio.Como sucesora de varios observatorios (Hubble, Kepler, Spitzer, etc.), esta misión realizará algunos de los estudios astronómicos más ambiciosos jamás realizados.Este será el alcance en el descubrimiento y la caracterización.exoplanetainvestigar el misterio demateria oscuraYenergía oscura.
Además de capacidades de imagen avanzadas y alta sensibilidad, ambos instrumentos están equipados con coronógrafos. Este dispositivo bloquea la luz de las estrellas para que los exoplanetas puedan detectarse y observarse directamente.Según un artículo publicado recientementeDiario del telescopio astronómico, instrumentos y sistemas(JATIS), necesitaremos más de estos instrumentos si realmente queremos estudiar los exoplanetas en detalle.
esteSección especial sobre StarshadeContiene artículos que cubren los últimos avances en ciencia, ingeniería, investigación y métodos de programación utilizando el forense, publicados entre enero y junio de 2021.También conocidos como Starshades, estos instrumentos resuelven uno de los mayores desafíos en la detección y caracterización de exoplanetas.En resumen, la mayoría de los exoplanetas conocidos (4.422 casos confirmados hasta el momento) fue descubierto usando medios indirectos.
investigación de exoplanetas
De estos métodos, los más utilizados y efectivos son:Transporte(fotometría de tránsito) ymétodo de velocidad radial(Espectroscopía Doppler).En el primero, los astrónomos monitorean la estrella en busca de una disminución periódica en el brillo, una posible indicación de que un exoplaneta en órbita (o varios) está pasando frente al padre (también llamado tránsito) en relación con el observador.
En el último caso, los astrónomos miden la forma (qué tan rápido) las estrellas se mueven de un lado a otro para medir los efectos gravitatorios de los satélites en órbita.Por separado, estos métodos también son efectivos para determinar el radio (tránsito) y la masa (velocidad radial) de los exoplanetas.Juntos, son los medios más efectivos para identificar y caracterizar exoplanetas, así como para limitar su habitabilidad potencial.
En casos raros, los astrónomos han podido observar exoplanetas directamente al detectar la luz de las estrellas reflejada en la atmósfera.tantométodo de imagen directa.Desafortunadamente, la mayoría de estos planetas son gigantes gaseosos o han orbitado estrellas (o ambas cosas) durante largos períodos de tiempo.Para planetas más pequeños y rocosos con órbitas más pequeñas que tienen más probabilidades de encontrar más planetas similares a la Tierra, es más probable que cualquier luz reflejada de la atmósfera sea arrastrada por el sol.
Esta es la razón por la que los coronógrafos han sido objeto de considerable investigación y desarrollo en los últimos años.Además del equipo que se puede integrar con los observatorios, la NASA planea construir una nave espacial que pueda trabajar con telescopios espaciales para suprimir la oclusión de la luz de las estrellas.Estos esfuerzos son parte de la NASAsombra de estrellaEl proyecto prevé una nave espacial con un escudo de luz desplegable en forma de flor.
sección especial
A pesar del progreso realizado en los últimos años en el desarrollo de Starshade (y tecnologías relacionadas), las noticias sobre estos avances tienden a dispersarse.Por esta razón, los editores de la sección especial son todos miembros de la NASA.Grupo de trabajo de tecnología y ciencia de Starshade– Recopilamos 19 trabajos de investigación que representan la investigación más reciente (enero a junio de 2021).
Como editores, ellosSección especial sobre Starshades: descripción general y conversación“:
“Starshade es una tecnología que ha recibido un rápido desarrollo y un amplio interés en muchas instituciones.Muchos avances en este campo se encuentran repartidos en muchas revistas y congresos.Como resultado, es difícil recolectar en un solo lugar para obtener una buena vista del estado de la luz de las estrellas”.
“A medida que crece el interés en el desarrollo de misiones basadas en Starshade, esperamos que esta sección especial sirva como tutorial, brindando antecedentes suficientes para que los investigadores potenciales que no están familiarizados con Starshade tengan una visión general actual del campo en un solo lugar”.
Esta tesis se divide en 6 categorías correspondientes a 4 áreas de investigación diferentes, todas presentadas en la Parte 2.Resumen y Contribuciones– Sección especial.Comienza con una descripción general del programa Starshade y los tipos de misiones que activará, seguido por el siguiente. Un conjunto de documentos técnicos y un conjunto de documentos científicos y documentos de la misión.
Resumen y Contribuciones
Muchos documentos abordan los desafíos específicos que enfrentará Starshade cuando se combine con un telescopio espacial.Por ejemplo, Parte 2 –despliegue y formación– Presentar el trabajo de investigación.desafío técnicoSe trata de enviar misiones a formaciones almacenadas en el espacio y luego desplegarlas cuando lleguen a su destino. Esto es similar a lo que hará James Webb una vez que se lance (actualmente programado para noviembre de 2021).
Mantener un vuelo con un telescopio espacial también es un gran desafío, especialmente cuando el telescopio es un t.cambiar de un destino a otro.El documento que aquí se presenta tiene en cuenta diversos sistemas de guiado, navegación y propulsión para determinar:fuerza impulsora químicaUn sistema que no requiera seguimiento en tierra ni balizas láser sería el despliegue óptimo.
importanciahorario apropiadoLo mismo ocurre con Starshade tanto como se sugiere.ocultismo remoto– Un concepto de Starshade en órbita diseñado para funcionar con telescopios terrestres.En las secciones 3 y 4,Supresión de la luz de las estrellas y modelado de rendimientoYluz del sol, se solucionó otro problema importante. El problema es la posible interferencia de la luz solar y la luz zodiacal reflejada por los pétalos de Starshade.
Explorar oportunidades
Artículos que exploran los beneficios de las misiones Starshade cuando se usan con telescopios de próxima generación como el JWST y el RST, así como artículosobservatorio de exoplanetas habitables(HabEx) y grandes topógrafos UV/ópticos/IR (LUVOIR).Estas misiones propuestas se optimizarán para la obtención de imágenes directas y la caracterización de atmósferas de exoplanetas y probablemente se combinarán con el concepto Starshade (o tendrán su propio equipo de coronógrafo).
También de interés, muchos artículos detallan:Programa Sombra EstelarSombra estelarNivel de preparación de habilidades 5(TLR 5) – Esfuerzos de Supervisión Organizacionalproyecto S5.Esta parte también esDesafío de datos de exoplanetas StarshadeYDesafío de datos de imágenes de exoplanetas romanos(EIDC), ambos tienen como objetivo vincular los requisitos científicos de futuras misiones Starshade con parámetros de rendimiento específicos.
En el primer caso, los investigadores del JPL de la NASAKit de herramientas de simulación de imágenes Starshade para el reconocimiento de exoplanetas(hermanas).Mantenida por Caltech, esta herramienta versátil está diseñada para proporcionar un modelo preciso de cómo se verían los sistemas de exoplanetas cuando se ven con la ayuda de Starshade.
Mientras tanto, EIDC es un esfuerzo de participación comunitaria dirigido por el equipo de investigación científica CGI de Turnbull.margaret c. turnbull– Distinguido astrofísico e investigador científicomargaret c. turnbulldel Laboratorio SETI.Lanzado en 2019, el EIDC romano básicamente simuló lo que vería el Telescopio de la Misión Nancy Grace con y sin la ayuda de la Misión Starshade Rendezvous.
Esto se seleccionará más adelante en las secciones 5 y 6.detección de exoplanetasYobservar– En nuestro trabajo de investigación, discutimos una vez más los tipos de sistemas exoplanetarios que los futuros telescopios verán con la ayuda de Starshade.En algunos de estos documentos, se proporcionan imágenes de ejemplo y se analizan objetivos específicos, como los sistemas estelares cercanos, considerados como los mejores candidatos.
La sección de observación finaliza con tres artículos escritos por diferentes equipos dirigidos por un investigador senior.Eliad PérezGoddard de la NASA.Aquí, el equipo investigó qué tan efectivo era un telescopio espacial equipado con Starshade.Detección y caracterizaciónExoplanetas potencialmente habitables (según varias condiciones de observación) y observatorios terrestresocultismo remoto.
Facilitar la conversación
Una sección especial termina con un pequeño tutorial titulado.Conversación sobre Starshades.En esta sección, las preguntas se formulan y responden en forma de una conversación entre un estudiante ficticio (Morgan Nemandi) y una “experta” de Starshade (Urania Sage).Las preguntas se basaron en preguntas reales formuladas por miembros de la comunidad de aficionados a la astronomía y la exploración espacial.
Esta conversación es también un homenaje a Galileo.Diálogo sobre los dos principales sistemas mundiales(It: Dialogo sopra i Due Massimi sistemi del mondo), un artículo que publicó en 1632, presentó argumentos en apoyo del modelo heliocéntrico del universo de Copérnico.También se presenta en un formato que destaca cuántas de las preguntas que la gente hace sobre la exploración espacial no siempre son fáciles de hacer (p. ej., “Algo que tengo miedo de preguntar”).
La parte final de la sección especial está estructurada en un formato de cuatro días, reflejando la conversación original.El día 1, Morgan y Urania cubrirán los conceptos básicos de Starshade y la historia del proyecto, mientras que el día 2 cubrirá preguntas relacionadas con la ingeniería y la tecnología, el día 3 cubrirá preguntas sobre ciencia y el día 4 cubrirá preguntas relacionadas con el programa.
Aunque el cronograma de desarrollo de Starshade aún no se ha publicado, está claro que la NASA y otras agencias espaciales tienen la intención de seguir con la tecnología.En los próximos años, los supresores de luz estelar y los cronógrafos se convertirán en una parte integral de la próxima generación de astronomía e investigación de exoplanetas.Cuando se utiliza con los telescopios espaciales James Webb, Roman, TESS, HabEx y LUVOIR, la cantidad de exoplanetas rocosos conocidos aumenta exponencialmente.
La tecnología Starshade también es compatible con misiones como las propuestas por la ESA.Caracterización de satélites ExOPlanets(golpes),Movimiento planetario y vibración de estrellas.(Platón), yInvestigación a gran escala de exoplanetas infrarrojos de teledetección atmosférica(ARIEL) Telescopio Espacial.La misión también estará dedicada a completar el censo de los exoplanetas, caracterizar la atmósfera y encontrar evidencia de vida más allá de nuestro sistema solar.
Otras lecturas:Biblioteca Digital SPIE,Programa de exoplanetas de la NASA