El telescopio espacial Hubble de la NASA y el Observatorio WM Keck en Hawai han realizado confirmaciones independientes de un exoplaneta que orbita lejos de su estrella central. El planeta fue descubierto a través de una técnica llamada microlente gravitacional.
Este hallazgo abre un nuevo espacio de descubrimiento en la búsqueda de planetas extrasolares: para descubrir planetas tan alejados de sus estrellas centrales como Júpiter y Saturno están de nuestro sol. Los resultados del Observatorio Hubble y Keck aparecerán en dos documentos el 30 de julioedición de El diario astrofísico
La gran mayoría de los exoplanetas catalogados hasta ahora están muy cerca de sus estrellas anfitrionas porque varias técnicas actuales de búsqueda de planetas favorecen la búsqueda de planetas en órbitas de período corto. Pero este no es el caso con la técnica de microlente, que puede encontrar más distante yplanetas más fríos en órbitas de período largo que otros métodos no pueden detectar.
La microlente ocurre cuando una estrella de primer plano amplifica la luz de una estrella de fondo que se alinea momentáneamente con ella. Si la estrella de primer plano tiene planetas, entonces los planetas también pueden amplificar la luz de la estrella de fondo, pero por un período de tiempo mucho más corto quesu estrella anfitriona. El momento exacto y la cantidad de amplificación de luz pueden revelar pistas sobre la naturaleza de la estrella en primer plano y sus planetas acompañantes.
El sistema, catalogado como OGLE-2005-BLG-169, fue descubierto en 2005 por el Experimento de Lente Gravitacional Óptica OGLE, la Red de Seguimiento de Microlente MicroFUN y los miembros de las Observaciones de Microlente en Astrofísica MOAgrupos de colaboración que buscan planetas extrasolares a través de microlente gravitacional.
Sin identificar y caracterizar de manera concluyente la estrella en primer plano, sin embargo, los astrónomos han tenido dificultades para determinar las propiedades del planeta que lo acompaña. Utilizando Hubble y el Observatorio Keck, dos equipos de astrónomos han descubierto que el sistema consiste en un tamaño de Uranoplaneta que orbita a unos 370 millones de millas de su estrella madre, un poco menos que la distancia entre Júpiter y el Sol. La estrella anfitriona, sin embargo, es aproximadamente un 70 por ciento tan masiva como nuestro sol.
"Estas alineaciones fortuitas son raras, ocurren solo una vez cada 1 millón de años para un planeta determinado, por lo que se pensó que se requeriría una espera muy larga antes de que se pudiera confirmar la señal de microlente planetaria", dijo David Bennett de la Universidadde Notre Dame, Indiana, el líder del equipo que analizó los datos del Hubble. "Afortunadamente, la señal planetaria predice cuán rápido se separarán las posiciones aparentes de la estrella de fondo y la estrella anfitriona planetaria, y nuestras observaciones han confirmado esta predicción. El Hubbley los datos del Observatorio Keck, por lo tanto, proporcionan la primera confirmación de una señal de microlente planetaria ".
De hecho, la microlente es una herramienta tan poderosa que puede descubrir planetas cuyas estrellas anfitrionas no pueden ser vistas por la mayoría de los telescopios. "Es notable que podamos detectar planetas que orbitan alrededor de estrellas invisibles, pero realmente nos gustaría saber algo sobre elestrellas que orbitan estos planetas ", explicó Virginie Batista, del Instituto de Astrofísica de París, Francia, líder del análisis del Observatorio Keck." Los telescopios Keck y Hubble nos permiten detectar estas débiles estrellas anfitrionas planetarias y determinar sus propiedades ".
Los planetas son pequeños y débiles en comparación con sus estrellas anfitrionas; solo unos pocos se han observado directamente fuera de nuestro sistema solar. Los astrónomos a menudo confían en dos técnicas indirectas para buscar planetas extrasolares. El primer método detecta planetas por el sutil tirón gravitacional que dana sus estrellas anfitrionas. En otro método, los astrónomos observan pequeñas caídas en la cantidad de luz de una estrella a medida que un planeta pasa frente a ella.
Ambas técnicas funcionan mejor cuando los planetas son extremadamente masivos o cuando orbitan muy cerca de sus estrellas progenitoras. En estos casos, los astrónomos pueden determinar de manera confiable sus cortos períodos orbitales, que van desde horas a días hasta un par de años.
Pero para comprender completamente la arquitectura de los sistemas planetarios distantes, los astrónomos deben mapear la distribución completa de los planetas alrededor de una estrella. Por lo tanto, los astrónomos deben mirar más lejos de la estrella, desde la distancia de Júpiter hasta nuestro sol, ymás allá.
"Es importante entender cómo se comparan estos sistemas con nuestro sistema solar", dijo el miembro del equipo Jay Anderson, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland. "Por lo tanto, necesitamos un censo completo de planetas en estos sistemas. La microlente gravitacional es crítica"para ayudar a los astrónomos a comprender mejor las teorías de formación planetaria "
El planeta en el sistema OGLE es probablemente un ejemplo de un planeta "fallido de Júpiter", un objeto que comienza a formar un núcleo de roca y hielo similar a Júpiter que pesa alrededor de 10 masas terrestres, pero no crece lo suficientemente rápidopara acumular una masa significativa de hidrógeno y helio. Por lo tanto, termina con una masa más de 20 veces más pequeña que la de Júpiter ". Se predice que los planetas de Júpiter fallidos, como OGLE-2005-BLG-169Lb, son más comunes que Júpiter., especialmente alrededor de estrellas menos masivas que el sol, de acuerdo con la teoría preferida de la formación de planetas. Por lo tanto, se cree que este tipo de planeta es bastante común ", dijo Bennett.
La microlente aprovecha el movimiento aleatorio de las estrellas, que generalmente son demasiado pequeñas para ser notadas sin mediciones precisas. Sin embargo, si una estrella pasa casi con precisión frente a una estrella de fondo más alejada, la gravedad de la estrella en primer plano actúa como unlente gigante, magnificando la luz de la estrella de fondo.
Un compañero planetario alrededor de la estrella en primer plano puede producir una variación en el brillo de la estrella de fondo. Esta fluctuación de brillo puede revelar el planeta, que puede ser demasiado débil, en algunos casos, para ser visto por los telescopios. La duración de un todoEl evento de microlente es de varios meses, mientras que la variación en el brillo debido a un planeta dura de unas pocas horas a un par de días.
Los datos iniciales de microlente de OGLE-2005-BLG-169 habían indicado un sistema combinado de estrellas en primer plano y de fondo más un planeta. Pero debido a los efectos borrosos de nuestra atmósfera, varias estrellas no relacionadas también se mezclan con el primer plano yestrellas de fondo en el campo de estrellas muy concurrido en dirección al centro de nuestra galaxia.
Las imágenes nítidas del Observatorio Hubble y Keck permitieron a los equipos de investigación separar la estrella fuente de fondo de sus vecinos en el campo estelar muy concurrido en dirección al centro de nuestra galaxia. Aunque las imágenes del Hubble se tomaron 6.5 años después del evento de lente,la fuente y la estrella de la lente todavía estaban tan juntas en el cielo que sus imágenes se fusionaron en lo que parecía una imagen estelar alargada.
Los astrónomos pueden medir el brillo de las estrellas anfitrionas planetarias y de origen a partir de la imagen alargada. Cuando se combina con la información de la curva de luz de microlente, el brillo de la lente revela las masas y la separación orbital del planeta y su estrella anfitriona, tambiéncomo la distancia del sistema planetario desde la Tierra. Las estrellas de primer plano y de fondo se observaron en varios colores diferentes con la cámara de campo amplio Hubble 3 WFC3, lo que permite confirmaciones independientes de las determinaciones de masa y distancia.
Las observaciones, tomadas con la cámara de infrarrojo cercano 2 NIRC2 en el telescopio Keck 2 más de ocho años después del evento de microlente, proporcionaron una medición precisa del movimiento relativo de las estrellas en primer plano y en el fondo.
"Es la primera vez que pudimos resolver completamente la estrella fuente y la estrella de lente después de un evento de microlente. Esto nos permitió discriminar entre dos modelos que se ajustan a los datos de la curva de luz de microlente", dijo Batista.
Los datos del Observatorio Hubble y Keck están proporcionando una prueba de concepto para el método principal de detección de exoplanetas que será utilizado por el Telescopio de prospección infrarroja de campo amplio planeado WFIRST de la NASA, que permitirá a los astrónomos determinar las masas deplanetas encontrados con microlente.
WFIRST tendrá la nitidez de Hubble para buscar exoplanetas utilizando la técnica de microlente. El telescopio podrá observar las estrellas anfitrionas planetarias en primer plano acercándose a las estrellas fuente de fondo antes de los eventos de microlente, y retrocediendo desde las estrellas fuente de fondo después de los eventos de microlente.
"WFIRST realizará mediciones como las que hemos realizado para OGLE-2005-BLG-169 para prácticamente todos los eventos de microlente planetarios que observa. Conoceremos las masas y distancias para los miles de planetas descubiertos por WFIRST", explicó Bennett.
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la Agencia Espacial Europea. El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial STScI en Baltimore, Maryland, conduce la ciencia del HubbleSTScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, en Washington, DC
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial STScI . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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