Los astrónomos han descubierto más de 5.000 planetas fuera del sistema solar hasta la fecha. La gran pregunta es si alguno de estos planetas alberga vida. Para encontrar la respuesta, es probable que los astrónomos necesiten telescopios más potentes que los que existen en la actualidad.
Soy un astrónomo que estudia astrobiología y planetas alrededor de estrellas distantes. Durante los últimos siete años, he estado codirigiendo un equipo que está desarrollando un nuevo tipo de telescopio espacial que podría captar cien veces más luz que el Telescopio Espacial James Webb, el telescopio espacial más grande jamás construido.
Casi todos los telescopios espaciales, incluidos el Hubble y el Webb, recogen la luz mediante espejos. Nuestro telescopio propuesto, el Observatorio Espacial Nautilus, reemplazaría los espejos grandes y pesados con una lente nueva y delgada que es mucho más liviana, económica y fácil de producir que los telescopios con espejos. Debido a estas diferencias, sería posible poner en órbita muchas unidades individuales y crear una poderosa red de telescopios.
La necesidad de telescopios más grandes
Los exoplanetas, planetas que orbitan estrellas distintas al Sol, son objetivos principales en la búsqueda de vida. Los astrónomos necesitan usar telescopios espaciales gigantes que recolectan grandes cantidades de luz para estudiar estos objetos débiles y lejanos.
Los telescopios existentes pueden detectar exoplanetas tan pequeños como la Tierra. Sin embargo, se necesita mucha más sensibilidad para comenzar a aprender sobre la composición química de estos planetas. Incluso Webb es apenas lo suficientemente poderoso como para buscar en ciertos exoplanetas pistas de vida, es decir, gases en la atmósfera.
El telescopio espacial James Webb costó más de $ 8 mil millones y tomó más de 20 años construirlo. No se espera que el próximo telescopio insignia vuele antes de 2045 y se estima que costará $ 11 mil millones. Estos ambiciosos proyectos de telescopios son siempre costosos, laboriosos y producen un solo observatorio poderoso, pero muy especializado.
Un nuevo tipo de telescopio
En 2016, el gigante aeroespacial Northrop Grumman me invitó a mí y a otros 14 profesores y científicos de la NASA, todos expertos en exoplanetas y en la búsqueda de vida extraterrestre, a Los Ángeles para responder una pregunta: ¿Cómo serán los telescopios espaciales de exoplanetas dentro de 50 años?
En nuestras discusiones, nos dimos cuenta de que un obstáculo importante que impide la construcción de telescopios más potentes es el desafío de fabricar espejos más grandes y ponerlos en órbita. Para sortear este cuello de botella, a algunos de nosotros se nos ocurrió la idea de revisar una tecnología antigua llamada lentes difractivos.
Las lentes convencionales usan la refracción para enfocar la luz. La refracción es cuando la luz cambia de dirección cuando pasa de un medio a otro; es la razón por la cual la luz se dobla cuando entra al agua. Por el contrario, la difracción es cuando la luz se dobla alrededor de las esquinas y los obstáculos. Un patrón hábilmente dispuesto de escalones y ángulos sobre una superficie de vidrio puede formar una lente difractiva.
Los primeros lentes de este tipo fueron inventados por el científico francés Augustin-Jean Fresnel en 1819 para proporcionar lentes livianos para faros. Hoy en día, se pueden encontrar lentes de difracción similares en muchas ópticas de consumo de tamaño pequeño, desde lentes de cámara hasta cascos de realidad virtual.
Las lentes difractivas simples y delgadas son famosas por sus imágenes borrosas, por lo que nunca se han utilizado en observatorios astronómicos. Pero si pudiera mejorar su claridad, el uso de lentes de difracción en lugar de espejos o lentes de refracción permitiría que un telescopio espacial fuera mucho más barato, liviano y grande.