Quizás recuerdes la escena de apertura de Harry Potter y la Piedra Filosofal que tuvo lugar en Privet Drive. Un hombre barbudo sacó un misterioso dispositivo, llamado deluminator, de su túnica oscura y una por una las luces de las farolas se encendieron.
Durante la última década o más, los muggles de todo el mundo, incluido yo, han estado ocupados diseñando y perfeccionando un dispositivo similar llamado coronógrafo. Bloquea la luz de las estrellas para que los científicos puedan tomar fotografías de los planetas que las orbitan: los exoplanetas.
Hace más de 500 años. Fray italiano Giordano Bruno postuló que las estrellas en el cielo nocturno eran como nuestro Sol con planetas orbitando sobre ellas, algunas de las cuales probablemente albergaban vida.
A partir de la década de 1990, utilizando observaciones satelitales y terrestres, los astrónomos han reunido evidencia de la existencia de miles de planetas extrasolares o exoplanetas. El descubrimiento de exoplanetas ganó el Premio Nobel de Física 2019.
El próximo hito importante en la investigación exoplanetaria es la obtención de imágenes y la caracterización de exoplanetas del tamaño de Júpiter en luz visible porque la obtención de imágenes de planetas del tamaño de la Tierra es mucho más difícil.
Sin embargo, las imágenes de exo-Júpiter mostrarían que los astromómeros tienen todas las herramientas necesarias para obtener imágenes y caracterizar planetas del tamaño de la Tierra en las zonas habitables de las estrellas cercanas, donde podría existir vida. Misiones espaciales capaces de obtener imágenes de exo-Tierras en sus zonas habitables, como el Observatorio de Exoplanetas Habitables o HabEx
En preparación para estas misiones de clase insignia, es fundamental que se desarrollen y validen tecnologías clave y herramientas de software. Un coronógrafo es esencial para todos estos esfuerzos de imagen.
Soy profesora de fisica y liderar un grupo de investigación que ha diseñado muchos experimentos que han volado en misiones de la NASA.
Durante la última década más o menos, nuestro equipo ha estado desarrollando tecnologías necesarias para obtener imágenes y caracterizar directamente los exoplanetas alrededor de las estrellas cercanas y probarlas a bordo de cohetes y globos antes de que puedan seleccionarse para el vuelo en las principales misiones espaciales.
Imágenes de exoplanetas en luz visible
Aunque conocemos la existencia de más de 4,000 exoplanetas, la mayoría se detectaron utilizando métodos indirectos como la atenuación de la luz de la estrella madre cuando un planeta pasa al frente y bloquea parte de su luz, al igual que el Tránsito reciente de mercurio.
Esta es la técnica empleada por el Kepler y el satélite de estudio Exoplanet en tránsito o TESS misiones
Los ganadores del Premio Nobel 2019 utilizados otro método indirecto, que se basa en la medición del movimiento minuto y periódico de las estrellas causado por los planetas que las orbitan. Pero aún no se ha tomado una fotografía de un exoplaneta, con características similares a las de nuestro Sistema Solar.
Imágenes de exoplanetas es difícil. Por ejemplo, incluso un planeta enorme como Júpiter es mil millones de veces más oscuro que el Sol. Y cuando se ve desde lejos, la Tierra es 10 veces más tenue que Júpiter.
Pero la dificultad de obtener imágenes de exoplanetas no se debe a que son tenues: los telescopios grandes, incluido el telescopio espacial Hubble, han captado imágenes de objetos mucho más débiles.
El desafío de obtener imágenes de exoplanetas tiene que ver con tomar una fotografía de un objeto muy tenue que esté cerca de uno mucho más brillante. Dado que las estrellas y sus planetas están muy lejos, cuando se fotografían, aparecen como un punto brillante en el cielo, al igual que los faros de un automóvil se ven como una luz brillante desde la distancia.
Entonces, el desafío de obtener imágenes incluso del exoplaneta más cercano es similar a una persona en California tomando una foto de una mosca a 10 pies de la luz brillante de un faro en Massachusetts.
Mi grupo de investigación recientemente realizó un experimento en globo a gran altitud llamado Banco de pruebas del concepto de imágenes planetarias utilizando un experimento recuperable – Coronagraph (PICTURE-C) eso probó la capacidad del coronógrafo de trabajar en el espacio para obtener imágenes de exoplanetas y sus entornos.
Componentes clave del instrumento PICTURE-C
El coronógrafo de PICTURE-C crea eclipses artificiales para atenuar o eliminar la luz de las estrellas sin atenuar los planetas que iluminan las estrellas. Está diseñado para capturar tenues cinturones de asteroides como objetos muy cerca de la estrella central.
Si bien es necesario un coronógrafo para obtener imágenes directas de exoplanetas, nuestro dispositivo de 6,000 libras también incluye espejos deformables para corregir la forma de los espejos del telescopio que se distorsionan debido a cambios en la gravedad, fluctuaciones de temperatura y otras imperfecciones de fabricación.
Finalmente, todo el dispositivo debe mantenerse estable en el espacio durante períodos de tiempo relativamente largos. Una góndola especialmente diseñada por la NASA llamada Wallops Arc Second Pointer (WASP) llevó PICTURE-C y nos llevó a la mitad. Un sistema interno de estabilización de imagen diseñado por mis colegas proporcionó la "mano firme" necesaria.
El primer vuelo de PICTURE-C
Después de muchas pruebas para demostrar que todos los sistemas estaban listos para el vuelo, nuestro equipo lanzó PICTURE-C en la mañana del 29 de septiembre de 2019 desde Ft. Sumner, Nuevo México.
Después del vuelo de prueba de 20 horas que confirma que todos los sistemas funcionaron bien, PICTURE-C regresó a la Tierra usando su paracaídas para aterrizar suavemente. El experimento ha sido recuperado y devuelto a nuestro laboratorio.
PICTURE-C no debía descubrir ningún exoplaneta en su primera prueba de funcionamiento. Pero volará nuevamente en otro globo cuando fotografiará varias estrellas para explorar si alguno de ellos tiene cinturones de asteroides.
Sería más fácil verlos, y si tenemos suerte, tomará una foto de un planeta del tamaño de Júpiter en septiembre de 2020. 
Supriya Chakrabarti, Profesor de física, Universidad de Massachusetts Lowell.
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