La NASA capta sorprendentes imágenes de estrellas fuera del sistema solar

Una nave de la NASA ha logrado un hito clave al enviar las primeras imágenes ultravioleta de estrellas fuera del sistema solar, tecnología que inaugurará una nueva etapa en el estudio de exoplanetas. Este avance, según informó la NASA a través de un comunicado institucional, marca el inicio de la fase científica de la misión, con el objetivo de mapear la actividad energética de estrellas poco estudiadas que podrían albergar planetas con agua líquida y, en consecuencia, vida.

El equipo de la misión procesó las primeras imágenes de “primera luz” el 6 de febrero de 2024, después del lanzamiento del satélite el 11 de enero. Es la comprobación definitiva de que los instrumentos del CubeSat SPARCS —sigla de Investigación de Actividad Estelar y Planetaria— funcionan correctamente en el entorno espacial, un requisito indispensable para validar la sensibilidad de sus cámaras ultravioleta y habilitar el comienzo pleno de la investigación científica, de acuerdo con lo informado por la NASA.

SPARCS es una nave de tamaño reducido, similar a una caja grande de cereales, pero con la capacidad de observar y monitorear de forma continua y simultánea la emisión de radiación ultravioleta lejana y cercana en estrellas de baja masa. Es la primera misión ideada exclusivamente para este tipo de observación prolongada de estrellas que poseen apenas entre el 30% y el 70% de la masa del Sol.

La Vía Láctea contiene una enorme población de estrellas pequeñas y frías, pero a pesar de su baja luminosidad y temperatura en comparación con el Sol, sus erupciones solares y la intensidad de su actividad constituyen factores determinantes en la atmósfera y habitabilidad de los planetas que giran a su alrededor.

Durante el año de duración previsto para su misión, el satélite SPARCS se concentrará en el estudio de aproximadamente 20 estrellas de baja masa, con campañas de observación que variarán entre cinco y cuarenta y cinco días por cada una. Estas estrellas conforman el hábitat natural de la mayor parte de los exoplanetas rocosos de la galaxia, ya que albergan la mayoría de los 50.000 millones de planetas terrestres estimados en la zona habitable galáctica. Se trata de mundos lo suficientemente cercanos a sus estrellas como para permitir la presencia de agua líquida en superficie.

Según Evgenya Shkolnik, profesora de Astrofísica en la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de la Universidad Estatal de Arizona y líder del proyecto, el éxito de las primeras capturas significa que la nave, el telescopio y los detectores se desempeñan “tal como se probó en tierra”, por lo que la misión está lista para iniciar su campaña científica. En sus palabras: “Ver las primeras imágenes ultravioleta de SPARCS desde la órbita es increíblemente emocionante. Nos indican que la nave espacial, el telescopio y los detectores funcionan como se probó en tierra y que estamos listos para comenzar la ciencia para la que se diseñó esta misión”.

Tecnología pionera en miniatura para la exploración astronómica

La potencia de SPARCS reside en una combinación de instrumentos altamente sensibles y procesos de computación avanzados que marcan un punto de inflexión para la exploración con satélites compactos.

La tecnología clave se encuentra en la SPARCam, la cámara desarrollada para la misión, que utiliza detectores de silicio similares a los de los teléfonos inteligentes, pero adaptados especialmente para captar radiación ultravioleta de alta sensibilidad. Según Shouleh Nikzad, tecnólogo jefe del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA y principal responsable del desarrollo de la cámara, uno de los logros fundamentales fue la integración directa de los filtros ultravioleta sobre los detectores denominados “dopados en delta”. Esta técnica elimina la necesidad de elementos filtrantes independientes y resulta en “uno de los sistemas más sensibles de su tipo jamás lanzados al espacio”, en palabras de Nikzad.

Tal innovación se desarrolló en el Laboratorio de Microdispositivos del JPL, una instalación fundada en 1989, donde los investigadores combinan física, química, ciencia de materiales y mecánica cuántica para crear dispositivos únicos. Nikzad explicó: “Utilizamos detectores de silicio (la misma tecnología que utilizan las cámaras de los teléfonos inteligentes) y creamos un sensor de imágenes UV de alta sensibilidad. Luego, integramos filtros en el detector para rechazar la luz no deseada. Esto supone un gran avance para hacer ciencia a gran escala en dispositivos pequeños, y SPARCS sirve para demostrar su rendimiento a largo plazo en el espacio”.

El sistema también mejora su eficacia mediante una computadora abordo capaz de procesar datos en tiempo real y ajustar los parámetros de observación según el comportamiento de las erupciones solares contemporáneas. De este modo, la nave puede mejorar la toma de datos y adaptarse a fenómenos breves y potentes, que son fundamentales para analizar en detalle el impacto de las erupciones estelares sobre los exoplanetas.

El desarrollo de tecnologías miniaturizadas y sensibles en SPARCS abre la puerta a misiones más ambiciosas como el Habitable Worlds Observatory, un futuro observatorio insignia de la NASA que contará con la capacidad de detectar radiación ultravioleta en exoplanetas con una precisión inédita. También servirá de base para exploraciones más específicas a menor escala, por ejemplo la siguiente misión UVEX (UltraViolet EXplorer), dirigida por el California Institute of Technology (Caltech) en Pasadena.

Shouleh Nikzad declaró que resultaba especialmente satisfactorio que las tecnologías desarrolladas en el Laboratorio de Microdispositivos del JPL contribuyeran a una misión con estos objetivos, y destacó: “Estoy doblemente emocionado de que contribuyamos a esta misión con las tecnologías de detectores y filtros que desarrollamos en el Laboratorio de Microdispositivos del JPL”.

La información generada por SPARCS permitirá comprender la relación exacta entre la radiación estelar y la capacidad de los exoplanetas para retener atmósferas aptas para la vida en presencia de intensas erupciones ultravioletas. Este entendimiento es clave, ya que la actividad de la estrella anfitriona puede determinar el destino de cualquier atmósfera planetaria y alterar las condiciones que permitirían la existencia de vida.

Profundizar la comprensión de los entornos estelares habitables

El científico de instrumentos de SPARCS en el JPL, David Ardila, subrayó la importancia del proyecto como demostrador de cómo los avances en óptica, microdispositivos e inteligencia computacional pueden revolucionar el estudio de la astrofísica estelar y planetaria. Ardila sentenció: “La misión SPARCS aúna todos estos elementos — ciencia enfocada, detectores de vanguardia y procesamiento inteligente a bordo— para profundizar nuestra comprensión de las estrellas que albergan la mayoría de los planetas de la galaxia”.

En la actualidad, los astrónomos estiman que existen unos 50.000 millones de planetas rocosos en la zona habitable galáctica, cifra que convierte la caracterización de estas estrellas poco luminosas en un objetivo primordial para la búsqueda de vida extraterrestre. Mediante el seguimiento en luz ultravioleta de estos astros, SPARCS permitirá estudiar las erupciones y su influencia en los climas planetarios. Ardila concluyó: “Al observar estas estrellas en luz ultravioleta de una forma nunca antes vista, no solo estudiamos erupciones. Estas observaciones mejorarán nuestra visión de los entornos estelares y ayudarán a futuras misiones a interpretar la habitabilidad de mundos distantes”.