En teoría, el proceso podría dar como resultado imágenes de objetos lejanos 1.000 veces más precisas que cualquier cosa que podamos esperar usando la tecnología moderna.
Así funciona la técnica conceptual de imágenes de exoplanetas. Crédito: Alejandro Madurowicz.
Los planetas fuera de nuestro sistema solar —i.e., los exoplanetas— son cosas bastante elusivas desde el punto de vista visual. Tanto que solo podemos verlos filtrando una dispersión de rayos reflejados en medio del resplandor de su estrella madre. Y aún así, lo mejor que podemos obtener es una pista para identificar su posición.
Reunir suficiente luz para revelar detalles intrincados de estos mundos distantes requeriría una lente mucho más grande que cualquier cosa que podamos construir. Uno más ancho que la Tierra. Más ancho que Júpiter, de hecho.
Afortunadamente, ya existen lentes de esa escala. Gracias a la forma en que la masa forma «rizos» en el tejido del espacio, los objetos pesados como nuestro propio Sol pueden servir como telescopios a escala cósmica. Y no es algo solo teórico. Las llamadas lentes gravitacionales se demostraron por primera vez hace más de un siglo y desde entonces se han utilizado para ampliar los límites de hasta dónde podemos ver en el universo.
Pero usar la masa turbulenta de nuestra propia estrella para revelar cambios delicados en la coloración y el patrón de la superficie de un exoplaneta, esa es otra historia.
En 2020, un físico del Instituto de Tecnología de California llamado Slava Turyshev propuso una técnica mediante la cual el escaneo de la luz que se dobla alrededor de un planeta podría resolverse en algún tipo de imagen. Lograr esto requeriría una nave espacial que pudiera cubrir una vasta área del espacio, algo que superaría los límites de materiales, combustible y velocidad de la tecnología actual.
Anillo de Einstein
Comenzando con la idea de Turyshev, dos físicos de la Universidad de Stanford en los EE.UU. ahora han propuesto un nuevo método para hacer uso de la masa que distorsiona el espacio del Sol como una forma de enfocar la tenue luz de los exoplanetas en una imagen significativa.
Si bien su método se basa en cambio en enviar un observatorio espacial del tamaño del Hubble a los gélidos suburbios de nuestro sistema solar, el algoritmo para tejer la luz canalizada en un anillo alrededor del Sol en una imagen clara requiere solo una instantánea de luz.
Para probar la idea, los investigadores utilizaron datos de satélites meteorológicos de una Tierra en rotación, simulándolos como un embudo de luz manchado conocido como anillo de Einstein. Su algoritmo descifró con éxito la imagen distorsionada, recreando un mundo claramente reconocible —aunque bastante pixelado— que llamamos hogar.
Anillos de Einstein vistos por el Telescopio Espacial Hubble.
En teoría, el proceso podría dar como resultado imágenes de objetos lejanos 1000 veces más precisas que cualquier cosa que podamos esperar usando la tecnología moderna.
«Queremos tomar fotografías de los planetas que orbitan alrededor de otras estrellas que sean tan buenas como las fotografías que podemos tomar de los planetas de nuestro propio sistema solar», dijo el físico Bruce Macintosh. «Con esta tecnología, esperamos tomar una fotografía de un planeta a 100 años luz de distancia que tenga el mismo impacto que la fotografía de la Tierra del Apolo 8».
Esta vista de la Tierra en ascenso saludó a los astronautas del Apolo 8 cuando venían de detrás de la Luna después de la cuarta órbita cercana. La Tierra está a unos cinco grados sobre el horizonte en la foto. Crédito: NASA.
Desde el descubrimiento del primer exoplaneta a principios de la década de 1990, los astrónomos han descubierto signos de más de 5.000 mundos que orbitan estrellas en la Vía Láctea (y tal vez más allá).
Sin embargo, esas señales son el equivalente a escuchar pasos en la oscuridad. Podemos deducir qué tan grande es el planeta y qué tan rápido podría estar moviéndose. Incluso podríamos tamizar algunos detalles sobre la composición de su atmósfera y su temperatura. El resto queda a nuestra imaginación, inspirándonos en las características de los planetas que componen nuestro propio sistema solar.
Un ejemplo de reconstrucción de la Tierra, utilizando el anillo de luz alrededor del Sol, proyectado por la lente gravitatoria solar. El algoritmo que permite esta reconstrucción se puede aplicar a exoplanetas para obtener imágenes superiores. Crédito: Alexander Madurowicz.
La resolución de las características de las nubes, los océanos, los depósitos minerales e incluso los abismos y las montañas en los exoplanetas podría decirnos mucho más sobre las características geológicas comunes en todo el universo —incluido el potencial de la biología alienígena—.
«Al tomar una fotografía de otro planeta, podría mirarlo y posiblemente ver parches verdes que son bosques y manchas azules que son océanos; con eso, sería difícil argumentar que no tiene vida», afirmó Macintosh.
A cuatro Voyagers de distancia
El mayor obstáculo para emplear esta técnica en particular es el viaje que tendría que hacer un observatorio de este tipo. En este momento, la sonda Voyager 1 es el único objeto creado por humanos más distante que jamás se haya aventurado en la fría oscuridad del sistema solar exterior. Lanzada en 1977, desde entonces ha recorrido la asombrosa cantidad de 23.000 millones de kilómetros (14.500 millones de millas). Eso es 156 veces la brecha entre la Tierra y el Sol.
El destino requerido para un telescopio de espionaje de exoplanetas que usa el Sol como lente es más de cuatro veces esa distancia récord, un viaje que llevaría al menos un siglo hacer usando todo nuestro conocimiento actual.
Las soluciones innovadoras para los viajes espaciales de larga distancia podrían llevarnos allí antes, por supuesto. Lo que significa que es posible que un telescopio cósmico para espiar exoplanetas aún pueda tener su día bajo el Sol.
La investigación ha sido publicada en The Astrophysical Journal.
Fuente: Universidad de Stanford. Edición: MP.
