Alrededor del 75 por ciento de todas las estrellas en el vecindario solar son pequeñas, débiles y rojas, menos masivas y mucho más frías que nuestro propio sol. Pero dada su cantidad, los astrobiólogos han estado salivando ante la idea de buscar planetas habitables que orbiten estas estrellas de tipo M.
El problema es que sabemos muy poco sobre la composición química de estas estrellas. Tomar espectros de su luz de una manera que pueda revelar su composición química tiene que hacerse tanto en alta resolución como en el infrarrojo cercano. Esa es una combinación que hasta ahora nunca ha sido posible.
Entran en escena Natalie Hinkel, astrofísica de la Universidad Estatal de Luisiana y su equipo de veinte investigadores de LSU, el Instituto de Investigación del Suroeste, la Universidad de Indiana y la Universidad de Texas en Austin. Este año será la cuarta vez que su equipo solicita una subvención de la NASA de 20 millones de dólares para lanzar un globo a gran altitud desde la estación McMurdo en la Antártida.
Equipado con un espectrógrafo de alta resolución e instrumentos de infrarrojo cercano, desde su posición privilegiada a 36 km sobre el hielo antártico, este telescopio de 60 cm transportado en globo no estaría sujeto a las limitaciones de un ciclo día-noche como los telescopios ópticos. Tampoco estaría sujeto a la influencia contaminante de la atmósfera terrestre.
SAKHMET (Spectroscopic Abundances to Know the Heritage of M-dwarf Environs through Time, por sus siglas en inglés), que lleva el nombre de la diosa egipcia, permitiría el primer estudio espectroscópico de estrellas en el infrarrojo cercano de alta resolución.
«No sabemos casi nada sobre la composición de las estrellas enanas M», me dijo Hinkel, líder del equipo SAKHMET, por correo electrónico. «Dado que las estrellas enanas M son lugares fantásticos para observar planetas pequeños del tamaño de la Tierra, es importante que entendamos su química estelar y planetaria, especialmente si esperamos aprender sobre lo que significa que un planeta sea habitable», dijo.
¿En cuanto a su visión? La luz o la oscuridad solo afectan las observaciones en las longitudes de onda visibles, dijo Hinkel. Dado que estamos mirando el infrarrojo, no nos afecta si el cielo se ve oscuro o brillante, dijo. Eso significa que podemos observar las 24 horas del día, dijo Hinkel.
SAKHMET sería un sistema totalmente automatizado controlado desde tierra. Enviaríamos al globo un conjunto de objetivos y sus coordenadas aproximadamente a diario mediante un enlace de datos, dijo Hinkel. La computadora de a bordo tomaría esa lista y la revisaría hasta que le enviemos una lista actualizada, dijo.
Y si una estrella determinada necesita volver a ser incluida en la cola de observación del telescopio, el equipo puede hacerlo.
Medición de la abundancia de sustancias químicas
En este momento, tenemos 398 mediciones totales de elementos dentro de estrellas enanas M, dijo Hinkel. Las 398 mediciones no se determinaron a partir de un grupo o un estudio, sino que son el resultado de 20 estudios diferentes más pequeños, dijo. Estos 20 estudios utilizaron diferentes telescopios con distintas sensibilidades y resoluciones, dijo Hinkel.
Por el contrario, SAKHMET mediría la abundancia de 12 elementos en 300 estrellas a partir de un solo estudio, con el mismo telescopio y la misma metodología de cálculo de abundancia, dijo Hinkel.
Planetas alrededor de ‘Old Red Dwarf Stars‘
Debido a que estas enanas rojas son más pequeñas y menos masivas que las estrellas de tipo solar, la profundidad de tránsito de un planeta determinado (la cantidad de luz bloqueada cuando un planeta pasa frente a su estrella) también es mayor, lo que hace que sea más fácil de detectar. El mismo principio se aplica cuando los astrónomos utilizan la espectroscopia Doppler para detectar el movimiento reflejo baricéntrico de una estrella dada causado por los efectos gravitacionales de un planeta mientras orbita alrededor de su estrella madre.
Y si el proceso físico de formación de planetas es tan robusto como todos sospechan, entonces nuestra galaxia debe estar llena de planetas rocosos que giran alrededor de estas pequeñas estrellas. Si queremos entender algo sobre las enanas M, volar un instrumento de alta resolución es la única manera de hacerlo, dijo Hinkel.
Cuanto mejor podamos medir los elementos de una estrella, mejor entenderemos la composición de sus planetas, y eso es importante para determinar la habitabilidad potencial, dijo. Eso se debe a que la abundancia de elementos formadores de rocas de una estrella anfitriona puede actuar como un indicador uno a uno de la composición del exoplaneta.
Con una fecha límite de presentación de propuestas a principios de abril, el equipo no sabrá si recibirá financiación hasta al menos octubre.
Un posible lanzamiento en 2029
SAKHMET se lanzaría desde la estación McMurdo durante el verano antártico de 2029 y se espera que realice dos revoluciones completas alrededor del polo, señala la propuesta. La misión de 30 días también podría extenderse siempre que el clima, el globo y los vientos lo permitan.
¿El resultado final?
Debido a los vientos circumpolares de la Antártida, tenemos la mejor oportunidad de recuperar nuestro telescopio, instrumento, computadora de a bordo y luego analizar todos los datos que no podemos transmitir, dijo Hinkel. Eso significa que potencialmente podríamos volver a volar el instrumento, dijo. Volar desde cualquier otro lugar de la Tierra significa que perderíamos el instrumento y todo lo que esté a bordo, dijo Hinkel.