Buscador de vida extracorpórea

El telescopio ExoLife Finder (ELF) es un telescopio interferométrico híbrido en desarrollo que se está diseñando en el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) para la detección y obtención de imágenes directas de exoplanetas y exoplanetas potencialmente portadores de agua. Desarrollado por una colaboración de científicos e ingenieros, incluida la Fundación PLANETS, el ELF tiene como objetivo analizar las superficies y atmósferas de los exoplanetas en busca de evidencia de vida, centrándose en sistemas estelares cercanos a menos de 25 años luz de la Tierra . ^{[ 1 ]} El diseño del telescopio presenta matrices circulares no redundantes de espejos de escala de 5 metros y soporte mecánico basado en tensegridad con un diámetro exterior de 35 m. Utiliza múltiples capas de detección y control avanzados del frente de onda atmosférico. Es un concepto óptico escalable y podría construirse en un plazo de 10 años. Un precursor de 3,5 metros llamado Small ELF (SELF) se está construyendo actualmente en las Islas Canarias . Los primeros objetivos del ELF incluirán estrellas cercanas más frías que el Sol . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

ELF incorpora varias tecnologías nuevas para estudiar exoplanetas que podrían ser 100 millones de veces más débiles que las estrellas que orbitan. Esta combinación de tecnologías da como resultado una óptica más suave y ligera en comparación con los espejos de telescopios convencionales y un mayor control de la difracción óptica y los errores del frente de onda creados por la atmósfera. ^{[ 4 ]} Según el equipo responsable de ELF, las capacidades de imagen y los métodos de detección del telescopio, que incluyen el análisis de firmas de energía planetaria y huellas químicas espectroscópicas , avanzarán en nuestra comprensión de los entornos exoplanetarios y la búsqueda de vida extraterrestre . ^{[ 1 ] [ 5 ]}

El telescopio Small ExoLife Finder (SELF) es un telescopio Fizeau de 3,5 m de diámetro exterior, construido a partir de 15 subaperturas de 0,5 m de diámetro dispuestas en un patrón circular, al igual que el telescopio ELF. SELF utiliza una estructura de soporte construida con una estructura de tensegridad de cables y elementos de compresión . Esta estructura crea una base rígida para la óptica que puede ser 10 veces más ligera que una estructura de celosía convencional . Las subaperturas se alinean y se sincronizan cuidadosamente mediante un pequeño espejo secundario para cada una de las 15 subaperturas. Los algoritmos de aprendizaje automático y las estructuras fotónicas integradas en el sistema óptico permiten a SELF superar los efectos de la atmósfera para suprimir la brillante luz estelar central y así observar los entornos exoplanetarios alrededor de estrellas brillantes cercanas. ^{[ 6 ] [ 3 ]}

La clave para encontrar vida es medir la luz estelar reflejada por un exoplaneta. ELF lo hace con un telescopio de gran diámetro que utiliza tecnologías ópticas capaces de medir y corregir las distorsiones en el frente de onda óptico creadas por la atmósfera sobre el telescopio y las imperfecciones del mismo. ^{[ 7 ]} ELF se basa en cuatro innovaciones: 1) nuevas formas de crear espejos grandes, ligeros y precisos sin necesidad de pulir el vidrio, 2) un sistema óptico escalable que combina elementos de telescopios convencionales con interferometría , 3) nuevas formas de soportar con precisión la óptica sin enormes estructuras mecánicas, y 4) innovaciones en fotónica y aprendizaje automático para medir y corregir el frente de onda estelar. El IAC alberga el Laboratorio de Innovación en Optomecánica (LIOM), donde científicos, ingenieros y estudiantes trabajan para resolver todos estos problemas. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

El ExoLife Finder (ELF) es un gran telescopio especializado diseñado para la investigación de exoplanetas, con el objetivo final de detectar las firmas energéticas de la vida o sus huellas ópticas en exoplanetas cercanos. El ELF es, en esencia, un interferómetro de Fizeau que conecta una matriz de telescopios de subapertura fuera del eje, limitados por difracción y sin obstrucciones, en un foco gregoriano común. La detección directa de la luz exoplanetaria se basa en una apertura de telescopio extremadamente grande con un control superior de la difracción y la corrección de las distorsiones del frente de onda atmosférico. El diseño básico del ELF consiste en matrices circulares de espejos de 5 metros de diámetro, que utilizan tecnología de pulido de curvatura delgada , lo que resulta en un diámetro total de aproximadamente 35 metros. Este tamaño permite al ELF "imagenar" docenas de exoplanetas dentro de los 25 años luz de la Tierra, abriendo una nueva ventana a la ciencia exoplanetaria y la búsqueda de vida extraterrestre. ^{[ 4 ] [ 11 ]}

El costo depende en gran medida de la masa del sistema y el ELF emplea un principio estructural llamado tensegridad, que utiliza tensión y compresión controladas activamente para reducir considerablemente el peso. ^{[ 12 ]} La tensegridad se usa a menudo en diseños de puentes, pero el término fue acuñado por Buckminster Fuller hace 50 años. Cada uno de los espejos del ELF tiene un espejo secundario fuera del eje dedicado. Los telescopios fuera del eje se usan a menudo en receptores de radio parabólicos , pero su uso en telescopios ópticos ha sido posible gracias a una nueva tecnología de pulido. Este diseño reduce la luz dispersa que podría interferir con la débil señal óptica recibida de los exoplanetas. ^{[ 4 ]}

El ELF está diseñado para ser escalable, asequible y de rápida construcción en un plazo de una década. Su diseño inusual permite que el telescopio alcance la sensibilidad necesaria para reconstruir imágenes de exoplanetas, lo que lo convierte en la vía más temprana y rentable para encontrar y caracterizar vida en exoplanetas cercanos. ^{[ 11 ]}

El precursor del pequeño ELF se encuentra en el Teide, en la isla de Tenerife , y la ubicación propuesta para el telescopio ELF completo podría ser en las Islas Canarias para observar el cielo del hemisferio norte o en el desierto de Atacama, en Chile, para observar exoplanetas australes como Proxima B. ^{[ 1 ] [ 17 ]} El entorno remoto y seco del desierto de Atacama proporciona condiciones óptimas para las observaciones astronómicas , al tiempo que minimiza la contaminación lumínica y las perturbaciones atmosféricas. ^{[ 18 ]}