Un concepto artístico de la misión PRIMA.(Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/ESO/S. Brunier)Los equipos responsables de dos posibles nuevos telescopios espaciales se han embarcado en sus estudios finales de diseño para decidir cuál de ellos será el primero de la nueva clase de misiones «Sonda» de la NASA.
PRIMA, la Misión Sonda en el Infrarrojo Lejano para la Astrofísica, estudiará el universo en las longitudes de onda infrarrojas más largas, tendiendo un puente entre lo que el telescopio espacial James Webb (JWST) puede ver en el infrarrojo cercano y medio, y lo que observan los radiotelescopios. El 8 de noviembre, el equipo internacional de PRIMA -dirigido por Jason Glenn, del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA, e integrado por investigadores de EE.UU. y Europa- se reunió en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de California en un taller para dar el pistoletazo de salida al estudio de diseño.
La misión a la que se enfrenta PRIMA es AXIS, el satélite avanzado de imágenes de rayos X. Dirigido por Chris Reynolds, de la Universidad de Maryland, AXIS se diseñará para estudiar los agujeros negros en galaxias lejanas del universo primitivo descubiertos por el JWST, y sondear cómo los agujeros negros activos y las explosiones de supernovas pueden afectar a las galaxias que los rodean. La misión también buscaría «transitorios», destellos de luz de rayos X que podrían proceder de estrellas en explosión, estallidos de rayos gamma, fallos en estrellas de neutrones magnéticas o acreciones esporádicas en agujeros negros.
Ambos equipos tienen hasta 2026 para exponer sus argumentos, habiendo recibido cada uno 5 millones de dólares para ello, y la misión seleccionada volará en 2032.
PRIMA cuenta con el apoyo del Instituto Max Planck de Astronomía de Heidelberg (Alemania), donde los investigadores construirán componentes vitales para la misión, incluidos dos espejos de alta precisión y control activo para dirigir el haz, llamados «choppers de plano focal de dos ejes». Estos espejos son capaces de dirigir la luz que entra en el telescopio y se refleja en su espejo de aluminio de 1,8 metros (5,9 pies) hacia los sensores de los dos instrumentos de PRIMA, lo que permite obtener imágenes de alta resolución de cualquier parte del cielo en el campo de visión del telescopio.
Estos dos instrumentos son PRIMAger (PRIMA imager) y FIRESS (Far-Infrared Enhanced Survey Spectrometer), que observarán la luz en longitudes de onda comprendidas entre 24 y 261 micras (el JWST puede ver hasta 28,3 micras, que es el extremo lejano de la banda del infrarrojo medio). PRIMA será 100 veces más sensible que sus misiones precursoras, el telescopio espacial Spitzer de la NASA y el Observatorio Espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea, y su equipo afirma que podrá medir en detalle la composición química de los discos de formación de planetas alrededor de estrellas jóvenes.
Dado que la luz infrarroja lejana puede quedar fácilmente ahogada por la emisión térmica del propio telescopio, PRIMA debe enfriarse criogénicamente a -269 grados Celsius (-452 grados Fahrenheit), es decir, sólo cuatro grados por encima del cero absoluto. Pero esto tiene una ventaja: los instrumentos pueden utilizar sensores superconductores llamados detectores de inductancia cinética (KID), que cuentan fotones individuales y registran con exactitud su energía y hora de llegada. Los superconductores son exactamente lo que parecen: materiales muy eficientes en la conducción de electrones y que aprovechan los efectos cuánticos, pero, para funcionar, deben estar a baja temperatura.
Ante la preocupación por la longevidad del Observatorio de Rayos X Chandra en el presupuesto de la NASA, AXIS sería una misión oportuna para llenar cualquier vacío si Chandra se ve obligado a cerrar. AXIS funcionaría al unísono con el JWST para sondear agujeros negros que existieron hace más de 13.000 millones de años. Por otro lado, PRIMA cubre una banda de longitudes de onda que actualmente no existe -la astronomía en el infrarrojo lejano sólo puede realizarse en el espacio, ya que el calor de la Tierra la anega- y también podría funcionar al unísono con el JWST para examinar las regiones del universo donde se forman estrellas y planetas. Es una decisión difícil la que tiene que tomar la NASA.
La oportunidad para ambas misiones surgió gracias a la recomendación del reciente estudio decadal de astrofísica que reconocía que podría haber un retraso de varias décadas para la próxima generación de «grandes observatorios» que sustituyan al Hubble, al Chandra e incluso al JWST. Para ayudar a colmar esta laguna, el estudio decenal propuso una nueva clase de misiones de mediana envergadura, con un presupuesto máximo de 1.000 millones de dólares (sin incluir el lanzamiento), que podrían despegar en la década de 2030 sin requerir demasiado tiempo de desarrollo. Se trata de las misiones de clase Sonda, que ayudarán a crear oportunidades que quizá nunca se hubieran presentado si la NASA hubiera puesto toda la carne en el asador en el siguiente proyecto multimillonario, como el JWST.
Sea cual sea la misión seleccionada, realizará un trabajo valioso y nos enseñará cosas nuevas sobre el cosmos.
