Usando una nueva tecnología óptica desarrollada en el Observatorio Steward de la universidad de Arizona, un equipo internacional de astrónomos ha conseguido imágenes de un planeta cuya órbita esta mucho mas próxima a su estrella, que cualquiera de los planetas extrasolares descubiertos hasta la fecha.

El descubrimiento, publicado online en la Astrophysical Journal Letters, es el resultado de una colaboración internacional entre el Observatorio Steward, el Instituto Federal de Tecnología de Zúrich, la Universidad de Leiden en Holanda y el Instituto Max-Planck para la astronomía de Alemania.

Imagen de Beta Pictoris b usando el coronagrafo Apodizing Phase Plate. ESO

Esta tecnología, instalada en el European Southern Observatory’s Very Large Telescope en el monte Paranal en Chile, permite a los astrónomos confirmar la existencia de un movimiento orbital en Beta Pictoris b. Este planeta tiene entre 7 y 10 veces la masa de Júpiter y está situado a unos 63 años luz.

El núcleo del sistema es una pequeña pieza de cristal con un estampado muy complejo en su superficie. Este cristal, denominado Apodizing Phase Plate o APP, bloquea la luz solar de un modo muy definido, permitiendo a los planetas mostrar una imagen cuya señal había sido ocultada previamente por el brillo de su estrella.

“Este técnica abre nuevas puertas el descubrimiento de nuevos planetas”, dijo Phil Hinz, director del Centro Astronómico de Óptica Adaptativa del Observatorio Steward. “Hasta ahora, solo hemos sido capaces de mirar exoplanetas que se encuentran en el rango de la órbita de Neptuno o más lejos aun. Ahora podemos ver planetas con una orbita muchísimo mas cercana a su estrella”.

En otras palabras, si hubiera astrónomos alienígenas en esos planetas estudiando nuestro sistema solar con la tecnología anterior a esta nueva, solo podrían ver a Urano y Neptuno. Los planetas interiores no se mostrarían en las imágenes de sus telescopios.

Para poner en perspectiva el alcance de esta óptica: La distancia media de Neptuno al sol es de unos 2.8 mil millones de kilómetros o 30 UA (unidades astronómicas). Un UA es la distancia de la Tierra al sol.

Este nuevo planeta fotografiado en Beta Pictoris, orbita su estrella a 7 UA, una distancia donde las cosas se ponen muy interesantes según Hinz, “porque es ahí donde creemos que se concentran la mayor parte de los planetas en los sistemas solares. Entre 5 y 10 UA”.

Mientras que los cazadores de planetas han usando una gran variedad de métodos indirectos para detectar las huellas de los planetas extrasolares, como por ejemplo el leve bamboleo gravitacional que el planeta induce sobre su estrella, muy pocos han sido directamente observados.

Pieza óptica con la nueva tecnología

De acuerdo con Hinz, el crecimiento del número de exoplanetas descubiertos hasta la fecha siendo la mayor parte gigantes gaseosos supermasivos en amplias orbitas, representan una muestra sesgada porque su tamaño y distancia, los hacen muy fáciles de localizar.

“La técnica desarrollada nos permite buscar por gigantes gaseosos del tamaño de Júpiter, lo cual es más representativo de lo que hay ahí fuera. Por primera vez, podemos buscar en torno a estrellas brillantes cercanas como Alpha Centauri para ver si tienen gigantes gaseosos”.

El avance, el cual permite bloquear la luz solar completamente con varias mejoras, fue posible a un nuevo modelo matemático muy complejo.

“Básicamente, podemos anular todo el halo brillante que de otra forma ocultaría la señal del planeta”, dijo Johanan Codono, investigador senior del Observatorio Steward, el cual  desarrollo la teoría que esta detrás de esta técnica, la cual denomina phase-apodization coronagraphy.

“Si estas tratando de encontrar algo que es miles o millones de veces menos brillante que una estrella, luchar contra el brillo es el gran reto”.

Para detectar débiles señales luminosos de planetas extrasolares, los astrónomos dependen del coronagrafo para bloquear el disco estelar de una forma muy similar a como lo hace la luna durante un eclipse solar, permitiendo a los objetos cercanos mas débiles aparecer.

Usando su muy poco convencional enfoque matemático, Codona encontró un patrón en el frente de onda, lo cual, si esta presenta en la luz estelar al entrar en el telescopio, podría causar que la parte del halo a eliminar, deje una imagen de la propia estrella intacta. El equipo del Observatorio Steward uso una pieza de cristal óptico para infrarrojos del tamaño y forma de una gota para introducir las ondas. Situado en el camino óptico del telescopio, el dispositivo APP roba una pequeña proporción de la luz solar y la difracta en el halo solar anulándolo.

Apodizing Phase Plate

“Es un efecto similar a lo que verías si estuvieras buceando y mirases el sol por debajo de la superficie”, explico Sacha Quanz del Instituto Federal de Tecnología de Zúrich para la Astronomía, jefe del estudio. “Las olas de la superficie curvan los rayos solares  y causan que el cielo y el sol se muestren de forma bastante distinta. Nuestra óptica trabaja de un modo similar”.

A la hora de bloquear el brillo de una estrella, los coronagrafos convencionales tienen estar alineados de forma muy precisa ya que son muy sensibles a las perturbaciones. Una leve brisa nocturna que haga vibrar un poco el telescopio podría arruinar completamente la imagen. El APP, por otra parte, no requiere guiado y trabaja igual de bien en cualquier estrella localizada en la imagen.

“A nuestro sistema no le preocupan esas perturbaciones”, dijo Codona. “Esto hace que la observación sea increíblemente mas fácil y mucho más eficiente”.

Durante el desarrollo del APP, Codona se unió a Matt Kenworthy (del Observatorio de la Universidad de Leiden). Hinz, el cual es miembro del equipo de actualización instrumental del VLT, jugó un papel muy importante en la implantación de esta técnica en el telescopio de Mount Hopkins en el sureste de Arizona.

El ex-profesor de la Universidad de Arizona Michael Mayer, ahora en el Instituto Federal de Tecnología de Zúrich, donde dirigió el grupo que implementaría la tecnología en el VLT, señalo que el APP es probable que se use en otras aéreas de investigación además de localizar exoplanetas.

“Sera apasionante ver como los astrónomos usan esta nueva tecnología en el VLT, ya que se pueden observar otras estructuras con poco brillo en torno a planetas e incluso en torno a quásar también”.

Fuente: Eurekalert