Esta imagen muestra el disco polvoriento de material planetario que rodea a la joven estrella HD 141569, ubicado a 380 años luz de distancia de la Tierra. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Un nuevo dispositivo en W.M. El Observatorio Keck en Hawái ha entregado sus primeras imágenes, mostrando un anillo de polvo formador de planetas alrededor de una estrella, y por separado, un lugar fresco, cuerpo en forma de estrella, llamada enana marrón, acostado cerca de su estrella compañera.
El dispositivo, llamado coronógrafo de vórtice, se instaló recientemente dentro de NIRC2 (Near Infrared Camera 2), el caballo de batalla de la cámara de imágenes infrarrojas en Keck. Tiene el potencial de obtener imágenes de sistemas planetarios y enanas marrones más cerca de sus estrellas anfitrionas que cualquier otro instrumento en el mundo.
"El coronógrafo de vórtice nos permite observar las regiones alrededor de las estrellas donde supuestamente se forman planetas gigantes como Júpiter y Saturno, "dijo Dmitri Mawet, científico investigador del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y Caltech, ambos en Pasadena. "Antes de ahora, solo pudimos imaginarnos gigantes gaseosos que nacen mucho más lejos. Con el vórtice podremos ver planetas orbitando tan cerca de sus estrellas como Júpiter está a nuestro sol, o aproximadamente dos o tres veces más cerca de lo que era posible antes ".
Los resultados del nuevo vórtice se presentan en dos artículos, ambos publicados en la edición de enero de 2017 de la Diario astronómico . Un estudio, dirigido por Gene Serabyn de JPL, el líder general del proyecto Keck vortex, presenta la primera imagen directa de la enana marrón llamada HIP79124 B. Esta enana marrón se encuentra a 23 unidades astronómicas de una estrella (una unidad astronómica es la distancia entre nuestro sol y la Tierra) en una región cercana de formación de estrellas llamada Scorpius-Centaurus.
"La capacidad de ver muy cerca de las estrellas también nos permite buscar planetas alrededor de estrellas más distantes, donde los planetas y las estrellas aparecerían más juntos. Tener la capacidad de examinar estrellas distantes en busca de planetas es importante para detectar planetas que aún se están formando, ", dijo Serabyn. También dirigió un equipo que probó un predecesor del dispositivo de vórtice en el Telescopio Hale en el Observatorio Palomar de Caltech. cerca de San Diego. En 2010, el equipo obtuvo imágenes de alto contraste de tres planetas que orbitan en los confines distantes del sistema estelar llamado HR8799.
La máscara de vórtice que se muestra a la izquierda está hecha de diamante sintético. La máscara tiene 0,4 pulgadas (1 centímetro) de diámetro y 0,01 pulgadas (0,3 milímetros) de grosor. El patrón de ranuras grabado del vórtice es muy similar a un disco compacto, haciéndolo parecer una versión en miniatura de un CD. La imagen de la derecha se acerca al centro de la máscara con un microscopio electrónico de barrido. Esta vista revela la microestructura de la máscara, destacando sus surcos concéntricos, que tienen un grosor unas cien veces más pequeño que el de un cabello humano. Crédito:Universidad de Lieja / Universidad de Uppsala
El segundo estudio de vórtice, dirigido por Mawet, presenta una imagen del más interno de tres anillos de polvo, material de formación de planetas alrededor de la joven estrella llamada HD141569A. Los resultados, cuando se combina con datos infrarrojos de las misiones Spitzer y WISE de la NASA, y la misión Herschel de la Agencia Espacial Europea, revelan que el material formador de planetas de la estrella está compuesto de granos de olivino del tamaño de una piedra, uno de los silicatos más abundantes del manto terrestre. Los datos también muestran que la temperatura del anillo más interno fotografiado por el vórtice es de aproximadamente menos 280 grados Fahrenheit (100 Kelvin, o menos 173 grados Celsius), un poco más cálido que nuestro cinturón de asteroides.
"Los tres anillos alrededor de esta joven estrella están anidados como muñecos rusos y están experimentando cambios dramáticos que recuerdan a la formación planetaria, ", dijo Mawet." Hemos demostrado que los granos de silicato se han aglomerado en guijarros, que son los componentes básicos de los embriones planetarios ".
Acerca del coronógrafo de vórtice
El vórtice fue inventado en 2005 por Mawet mientras estaba en la Universidad de Lieja en Bélgica. El coronógrafo de vórtice Keck fue construido por una combinación de la Universidad de Lieja, Universidad de Uppsala en Suecia, JPL y Caltech.
Las primeras imágenes científicas y los resultados del instrumento de vórtice demuestran su capacidad para obtener imágenes de regiones de formación de planetas ocultas bajo el resplandor de las estrellas. Las estrellas eclipsan a los planetas por un factor de unos pocos miles a unos miles de millones, haciendo que la tenue luz de los planetas sea muy difícil de ver, especialmente para los planetas que se encuentran cerca de sus estrellas. Para hacer frente a este desafío, Los investigadores han inventado instrumentos llamados coronógrafos, que suelen utilizar máscaras diminutas para bloquear la luz de las estrellas, muy parecido a bloquear el sol brillante con la mano o la visera de un automóvil para ver mejor.
Esta imagen muestra la enana marrón HIP 79124 B, ubicada 23 veces más lejos de su estrella anfitriona que la Tierra del sol. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Lo que hace que el coronógrafo de vórtice sea único es que no bloquea la luz de las estrellas con una máscara, sino que redirige la luz lejos de los detectores utilizando una técnica en la que las ondas de luz se combinan y cancelan. Debido a que el vórtice no requiere una máscara de ocultación, tiene la ventaja de tomar imágenes de regiones más cercanas a las estrellas que otros coronógrafos. Mawet compara el proceso con el ojo de una tormenta.
"El instrumento se llama coronógrafo de vórtice porque la luz de las estrellas se centra en una singularidad óptica, que crea un agujero oscuro en la ubicación de la imagen de la estrella, ", dijo Mawet." Los huracanes tienen una singularidad en sus centros donde la velocidad del viento cae a cero:el ojo de la tormenta. Nuestro coronógrafo de vórtice es básicamente el ojo de una tormenta óptica donde enviamos la luz de las estrellas ".
¿Qué sigue para el vórtice?
En el futuro, el vórtice observará muchos más sistemas planetarios jóvenes, en particular los planetas cerca de las "líneas heladas, "que son la región alrededor de una estrella donde las temperaturas son lo suficientemente frías para las moléculas volátiles, como el agua, metano y dióxido de carbono, condensarse en granos sólidos helados. Se cree que la línea de las heladas divide un sistema solar en regiones donde es probable que los planetas se conviertan en gigantes rocosos o gaseosos. Las encuestas de la región de la línea helada por el coronógrafo de vórtice ayudarán a responder los acertijos en curso sobre una clase de calor, planetas gigantes que se encuentran muy cerca de sus estrellas, los "Júpiter calientes, "y" Neptuno caliente ". ¿Se formaron estos planetas por primera vez cerca de la línea de congelación y migraron a ¿O se formaron junto a sus estrellas? "Con un poco de suerte, podríamos atrapar planetas en el proceso de migración a través del disco formador de planetas, mirando estos objetos muy jóvenes, "Dijo Mawet.
"El poder del vórtice radica en su capacidad para obtener imágenes de planetas muy cerca de su estrella, algo que todavía no podemos hacer por planetas similares a la Tierra, "dijo Serabyn." El coronógrafo de vórtice puede ser clave para tomar las primeras imágenes de un punto azul pálido como el nuestro ".
