En una hazaña sin precedentes, un equipo de investigación estadounidense descubrió secretos ocultos de un exoplaneta esquivo utilizando un nuevo y poderoso instrumento en el telescopio Gemini North de 8 metros en Maunakea en Hawai'i. Los hallazgos no solo clasifican un exoplaneta del tamaño de Júpiter en un sistema estelar binario cercano, sino también demostrar de manera concluyente, por primera vez, qué estrella orbita el planeta.

El avance se produjo cuando Steve B. Howell del Centro de Investigación Ames de la NASA y su equipo utilizaron un instrumento de imágenes de alta resolución de su diseño, llamado 'Alopeke (una palabra hawaiana contemporánea para Fox). El equipo observó el exoplaneta Kepler-13b al pasar frente a (en tránsito) una de las estrellas en el sistema estelar binario Kepler-13AB unos 2, 000 años luz de distancia. Antes de este intento, la verdadera naturaleza del exoplaneta era un misterio.

“Hubo confusión sobre Kepler-13b:¿era una estrella de baja masa o un mundo caliente parecido a Júpiter? Así que ideamos un experimento usando el astuto instrumento 'Alopeke, ", Dijo Howell. La investigación se publicó recientemente en el Diario astronómico . "Monitoreamos ambas estrellas, Kepler A y Kepler B, simultáneamente mientras busca cualquier cambio en el brillo durante el tránsito del planeta, "Howell explicó." Para nuestro placer, no solo resolvimos el misterio, pero también abrió una ventana a una nueva era de investigación de exoplanetas ".

"Esta doble victoria ha elevado la importancia de instrumentos como 'Alopeke en la investigación de exoplanetas, "dijo Chris Davis de la National Science Foundation, una de las agencias patrocinadoras de Géminis. "Las exquisitas habilidades visuales y telescópicas del Observatorio Gemini, así como el innovador instrumento 'Alopeke hizo posible este descubrimiento en tan sólo cuatro horas de observaciones ".

'Alopeke realiza "imágenes de moteado, "recopilar mil exposiciones de 60 milisegundos por minuto. Después de procesar esta gran cantidad de datos, las imágenes finales están libres de los efectos adversos de la turbulencia atmosférica, que puede hincharse, difuminar, y distorsionar las imágenes de estrellas.

"Aproximadamente la mitad de todos los exoplanetas orbitan alrededor de una estrella que reside en un sistema binario, todavía, hasta ahora, no pudimos determinar con precisión qué estrella alberga el planeta, "dijo Howell.

El análisis del equipo reveló una clara caída en la luz de Kepler A, demostrando que el planeta orbita a la más brillante de las dos estrellas. Es más, 'Alopeke proporciona simultáneamente datos en longitudes de onda rojas y azules, una capacidad inusual para los lectores de imágenes de manchas. Comparando los datos rojos y azules, los investigadores se sorprendieron al descubrir que la caída en la luz azul de la estrella era aproximadamente dos veces más profunda que la caída vista en la luz roja. Esto se puede explicar por un exoplaneta caliente con una atmósfera muy extendida, que bloquea más eficazmente la luz en longitudes de onda azules. Por lo tanto, Estas observaciones de motas multicolores dan una tentadora visión de la apariencia de este mundo distante.

Las primeras observaciones señalaron una vez que el objeto en tránsito era una estrella de baja masa o una enana marrón (un objeto en algún lugar entre los planetas más pesados ​​y las estrellas más ligeras). Pero la investigación de Howell y su equipo muestra casi con certeza que el objeto es un exoplaneta gigante gaseoso similar a Júpiter con una atmósfera "inflada" debido a la exposición a la tremenda radiación de su estrella anfitriona.

'Alopeke tiene un gemelo idéntico en el telescopio Gemini South en Chile, llamado Zorro, que es la palabra para zorro en español. Como 'Alopeke, Zorro es capaz de obtener imágenes de moteado en longitudes de onda azules y rojas. La presencia de estos instrumentos en ambos hemisferios permite al Observatorio Gemini resolver los miles de exoplanetas que se sabe que se encuentran en múltiples sistemas estelares.

"Las imágenes de moteado están experimentando un renacimiento con tecnología como la detectores de bajo ruido cada vez más disponibles, ", dijo Andrew Stephens, miembro del equipo y científico de instrumentos de Alopeke, en el telescopio Gemini North". Combinado con el gran espejo primario de Gemini, "Alopeke tiene un potencial real para hacer descubrimientos de exoplanetas aún más significativos al agregar otra dimensión a la búsqueda".

Propuesto por primera vez por el astrónomo francés Antoine Labeyrie en 1970, Las imágenes de moteado se basan en la idea de que la turbulencia atmosférica se puede "congelar" cuando se obtienen exposiciones muy cortas. En estas exposiciones breves, las estrellas parecen colecciones de puntitos, o motas, donde cada una de estas motas tiene el tamaño del límite óptimo de resolución del telescopio. Al realizar muchas exposiciones, y utilizando un enfoque matemático inteligente, estas motas se pueden reconstruir para formar la verdadera imagen de la fuente, eliminando el efecto de la turbulencia atmosférica. El resultado es la imagen de mayor calidad que puede producir un telescopio, obteniendo efectivamente una resolución basada en el espacio desde el suelo, lo que hace que estos instrumentos sean excelentes sondas de entornos extrasolares que pueden albergar planetas.

El descubrimiento de planetas que orbitan alrededor de otras estrellas ha cambiado la visión de nuestro lugar en el Universo. Misiones espaciales como el Telescopio Espacial Kepler / K2 de la NASA y el Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS) han revelado que hay el doble de planetas orbitando estrellas en el cielo que estrellas visibles a simple vista; hasta la fecha, el recuento total de descubrimientos ronda los 4, 000. Si bien estos telescopios detectan exoplanetas buscando pequeñas caídas en el brillo de una estrella cuando un planeta cruza frente a ella, ellos tienen sus limites.

"Estas misiones observan grandes campos de visión que contienen cientos de miles de estrellas, por lo que no tienen la resolución espacial precisa necesaria para profundizar más, "Howell dijo." Uno de los principales descubrimientos de la investigación de exoplanetas es que aproximadamente la mitad de todos los exoplanetas orbitan estrellas que residen en sistemas binarios. Dar sentido a estos complejos sistemas requiere tecnologías que puedan realizar observaciones sensibles al tiempo e investigar los detalles más finos con una claridad excepcional ".

"Nuestro trabajo con Kepler-13b se erige como un modelo para la investigación futura de exoplanetas en múltiples sistemas estelares, Howell continuó. Las observaciones destacan la capacidad de las imágenes de alta resolución con potentes telescopios como Géminis para no solo evaluar qué estrellas con planetas están en binarias, pero también determinar de manera robusta cuál de las estrellas orbita el exoplaneta ".