Los científicos han utilizado una técnica llamada astrometría para obtener imágenes directas de uno de los planetas de menor masa, AF Lep b, que orbita una estrella joven similar al Sol. este método podría revolucionar la forma en que descubrimos planetas extrasolares, especialmente aquellos que son difíciles de detectar debido a su distancia, masa u orientación relativa a la Tierra.

Los astrónomos que utilizan el Observatorio W. M. Keck en Maunakea, isla de Hawái, han descubierto uno de los planetas de menor masa cuyas imágenes se han capturado directamente. No solo pudieron medir su masa, sino que también pudieron determinar que su órbita es similar a la de los planetas gigantes de nuestro propio sistema solar.

Usando el Observatorio W. M. Keck, un equipo de astrónomos dirigido por Kyle Franson en la Universidad de Texas en Austin ha capturado imágenes directas de uno de los planetas de menor masa, llamado AF Lep b. este descubrimiento, publicado en Astrophysical Journal Letters, marca el primer uso de la técnica de astrometría para detectar un planeta gigante que orbita una estrella joven similar al Sol.

el planeta, llamado AF Lep b, se encuentra entre los primeros descubiertos usando una técnica llamada astrometría; este método mide los movimientos sutiles de una estrella anfitriona durante muchos años para ayudar a los astrónomos a determinar si los compañeros en órbita difíciles de ver, incluidos los planetas, están tirando gravitacionalmente de ella.

una imagen directa captada con el telescopio Keck II de AF Lep b, un planeta extrasolar que tiene una masa y órbita similar a Júpiter. Crédito: Universidad de Texas en Austin/W. Observatorio M. Keck

El estudio, dirigido por el estudiante graduado de astronomía Kyle Franson en la Universidad de Texas en Austin (Ut Austin), se publica en Astrophysical Journal Letters.

“Cuando procesamos las observaciones utilizando el telescopio Keck II en tiempo real para eliminar cuidadosamente el resplandor de la estrella, el planeta apareció de inmediato y se volvió cada vez más evidente a medida que observábamos”, dijo Franson.

las imágenes directas que capturó el equipo de Franson revelaron que AF Lep b tiene aproximadamente tres veces la masa de Júpiter y orbita AF Leporis, una estrella joven similar al Sol a unos 87,5 años luz de distancia. tomaron una serie de imágenes profundas del planeta a partir de diciembre de 2021; otros dos equipos también capturaron imágenes del mismo planeta desde entonces.

"Esta es la primera vez que se usa este método para encontrar un planeta gigante que orbita un análogo joven del Sol", dijo Brendan Bowler, profesor asistente de astronomía en Ut Austin y autor principal del estudio. "Esto abre la puerta al uso de este enfoque como una nueva herramienta para el descubrimiento de exoplanetas".

el movimiento del planeta extrasolar AF Lep b (mancha blanca a las 10 en punto) alrededor de su estrella anfitriona (centro) se puede ver en estas dos imágenes tomadas en diciembre de 2021 y febrero de 2023. Las imágenes se recopilaron utilizando W. M. Keck Telescopio de 10 metros del Observatorio en Hawái. Crédito: Kyle Franson, Universidad de Texas en Austin/W. Observatorio M. Keck

A pesar de tener una masa mucho más pequeña que su estrella anfitriona, un planeta en órbita hace que la posición de una estrella oscile ligeramente alrededor del centro de masa del sistema planetario. La astrometría utiliza este cambio en la posición de una estrella en el cielo en relación con otras estrellas para inferir la existencia de planetas en órbita. Franson y Bowler identificaron la estrella AF Leporis como una que podría albergar un planeta, dada la forma en que se había movido durante 25 años de observaciones de los satélites Hipparcos y Gaia.

Para obtener una imagen directa del planeta, el equipo de Ut Austin utilizó el sistema de óptica adaptativa del Observatorio Keck, que corrige las fluctuaciones causadas por la turbulencia en la atmósfera de la Tierra, junto con la Cámara de infrarrojo cercano 2 (NIRC2) Vector Vortex Coronagraph del telescopio Keck II, que suprime la luz de la estrella anfitriona para que el planeta pudiera verse más claramente. AF Lep b es unas 10.000 veces más débil que su estrella anfitriona y se encuentra a unas 8 veces la distancia entre la Tierra y el Sol.

este gráfico muestra las masas y las distancias orbitales de todos los planetas extrasolares que han sido fotografiados directamente hasta el momento. Los astrónomos confirmaron las masas de cinco (marcadas con estrellas) y estimaron el resto (puntos). el planeta recién fotografiado, AF Lep b (estrella amarilla), tiene una masa y una órbita que lo convierten en uno de los planetas extrasolares más parecidos a Júpiter fotografiados hasta ahora. Crédito: Brendan Bowler, Universidad de Texas en Austin

"Tomar imágenes de los planetas es un desafío", dijo Franson. “Solo tenemos alrededor de 15 ejemplos, y creemos que este nuevo enfoque 'informado dinámicamente' hecho posible por el telescopio Keck II y las imágenes de óptica adaptativa NIRC2 será mucho más eficiente en comparación con las encuestas ciegas que se han llevado a cabo durante las últimas dos décadas. ”

Las dos formas más comunes de encontrar planetas extrasolares consisten en observar un oscurecimiento leve y periódico de la luz de las estrellas si un planeta pasa regularmente frente a la estrella, como una polilla que gira en espiral alrededor de la luz de un porche, y medir cambios diminutos en las frecuencias de la luz de las estrellas que como resultado de que el planeta tira de la estrella de un lado a otro en dirección a la Tierra. Ambos métodos tienden a funcionar mejor con planetas grandes que orbitan cerca de sus estrellas anfitrionas, y ambos métodos son indirectos: no vemos el planeta, solo vemos cómo influye en la estrella.

el método de combinar imágenes directas con astrometría podría ayudar a los astrónomos a encontrar planetas extrasolares que antes eran difíciles de encontrar con otros métodos porque estaban demasiado lejos de su estrella anfitriona, tenían una masa demasiado baja o no tenían órbitas de canto como visto desde la Tierra. Otro beneficio de esta técnica es que permite a los astrónomos medir directamente la masa de un planeta, lo que es difícil con otros métodos a distancias orbitales amplias.

Bowler dijo que el equipo planea continuar estudiando AF Lep b.

"Este será un excelente objetivo para caracterizar aún más con el telescopio espacial James Webb y la próxima generación de grandes telescopios terrestres como el telescopio Gigante de Magallanes y el telescopio de treinta metros", dijo Bowler. “Ya estamos planeando esfuerzos de seguimiento más sensibles en longitudes de onda más largas para estudiar las propiedades físicas y la química atmosférica de este planeta”.

Referencia: "Aceleraciones astrométricas como balizas dinámicas: imagen de un planeta gigante dentro del disco de escombros de la estrella joven AF Lep" por Kyle Franson, Brendan P. Bowler, Yifan Zhou, tim D. Pearce, Daniella C. Bardalez Gagliuffi, Lauren I. Biddle, timothy D. Brandt, Justin R. Crepp, trent J. Dupuy, Jacqueline Faherty, Rebecca Jensen-Clem, Marvin Morgan, Aniket Sanghi, Christopher A. theissen, Quang H. tran y trevor N. Wolf, 22 de junio de 2023, Cartas de revistas astrofísicas. DOI: 10.3847/2041-8213/acd6f6

El tiempo Keck de la NASA es administrado por el Instituto de Ciencias de Exoplanetas de la NASA. Los datos presentados en este documento se obtuvieron en el Observatorio W. M. Keck a partir del tiempo del telescopio asignado a la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio a través de la asociación científica de la agencia con el Instituto de Tecnología de California y la Universidad de California.

Momento Histórico: La impresionante imagen del "hermano menor de Júpiter" anuncia el inicio de una nueva era en la exploración cósmica. Este asombroso logro marca un avance revolucionario en la detección y estudio de mundos más allá de nuestro sistema solar.

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