Figura 1:Comparación de imágenes tomadas de instrumento de instalación (AO 188 + HiCIAO, izquierda) y el instrumento recién puesto en servicio (AO 188 + SCExAO, Derecha). Crédito:NAOJ
Un instrumento astronómico en el Telescopio Subaru en Maunakea diseñado específicamente para ver planetas alrededor de otras estrellas ha sido comisionado con éxito y ha comenzado a revelar imágenes asombrosas de otros mundos después de casi una década de arduo trabajo. "Maunakea es el mejor lugar de este planeta para ver planetas en otros sistemas estelares. Ahora, finalmente tenemos un instrumento diseñado para utilizar los dones especiales de esta montaña y los resultados son impresionantes, "exclama la Dra. Thayne Currie, quién fue el autor del primer artículo de resultados científicos.
Mientras que los primeros planetas jamás vistos alrededor de otra estrella fueron fotografiados desde Maunakea, estos descubrimientos se realizaron con instrumentos de propósito general. Con la puesta en servicio de un nuevo instrumento en el Telescopio Subaru llamado SCExAO (Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics, enlace al sitio web del equipo SCExAO enlace al sitio web del proyecto SCExAO), específicamente diseñado y optimizado para obtener imágenes de planetas mediante el empleo de tecnología experimental, se une a los instrumentos AO extremos recientemente comisionados en Chile y Arizona. Con SCExAO, Maunakea reafirma su papel de liderazgo en la detección y exploración directa de otros mundos, eventualmente aquellos que puedan parecerse a los de la Tierra.
Hasta aquí, Aproximadamente una docena de planetas han sido descubiertos directamente mediante técnicas de imagen que utilizan los sistemas AO actuales. La lista incluye dos del Telescopio Subaru (kappa And by GJ 504 b. Estos planetas son de 4 a 13 veces más masivos que Júpiter y están ubicados más lejos de su estrella anfitriona que Neptuno de nuestro Sol.
Al ser un sistema AO extremo, SCExAO nos permite obtener imágenes de planetas con masas y separaciones orbitales mucho más parecidas a las de nuestro propio sistema solar al compensar mejor el desenfoque de las imágenes debido al aire turbulento en el sitio del telescopio. Comparado con la instalación, sistema AO multipropósito (AO188) en el telescopio Subaru, SCExAO puede compensar con mayor precisión cómo la atmósfera difumina las imágenes de las estrellas y lo hace a un ritmo más rápido. Como resultado, SCExAO ahora ofrece mucho, imágenes mucho más nítidas:con un brillo reducido de la estrella, imagen más tenue, se hacen posibles más planetas similares al sistema solar (Figura 1).
Datos de banda H SCExAO (1,6 micrones) para el sistema planetario de imagen directa de referencia HR 8799, que alberga los primeros planetas jamás fotografiados directamente, demuestra las capacidades mejoradas del sistema sobre los sistemas AO de las instalaciones (Figura 2). Los planetas alrededor de HR 8799 son débiles en la banda H en comparación con longitudes de onda más largas. Los sistemas AO de las instalaciones existentes, como el de Keck o Subaru Telescopes, han detectado hasta ahora dos o tres de los cuatro planetas en la banda H. Sin embargo, Los datos de ingeniería de SCExAO obtenidos en julio de 2016, junto con la cámara HiCIAO de uso general, detecta fácilmente los cuatro y con una sensibilidad mucho mejor.
Figura 2:El sistema de estrellas y planetas múltiples HR 8799 a 1,6 micrones con SCExAO más la cámara HiCIAO (izquierda) y el sistema AO de la instalación Keck junto con la cámara NIRC2 (derecha). En cada caso, la imagen final se produce después de combinar muchas exposiciones individuales y usar software adicional para eliminar el halo de luz estelar residual. El movimiento orbital de los planetas es evidente entre estas dos imágenes tomadas con 11 años de diferencia. Crédito:NAOJ
Los datos de seguimiento de SCExAO obtenidos en otoño de 2016 para HR 8799 con el nuevo espectrógrafo de campo integral CHARIS dieron como resultado detecciones aún más claras de los tres planetas internos del sistema y espectros de alta calidad que nos permitirán diagnosticar la composición química de las atmósferas de estos planetas. Los datos más recientes de SCExAO / CHARIS (obtenidos en diciembre) sugieren que el sistema ha mejorado aún más, casi tan sensible a la detección de planetas / discos formadores de planetas en un minuto como lo lograrían los sistemas AO actuales en una hora.
"Con SCExAO, conocemos no solo la presencia de un planeta sino también su carácter, como si está nublado y qué moléculas tiene, incluso si ese planeta está a decenas de billones de millas de distancia, "dice el líder del proyecto SCExAO, el Dr. Olivier Guyon, emocionado.
Descubrimiento temprano de SCExAO
Después de unas pocas noches de haber logrado una verdadera capacidad extrema de AO, SCExAO hizo su primer descubrimiento. El pasado octubre, SCExAO reveló las primeras imágenes de un disco de escombros alrededor de una estrella llamada HD 36546, una estrella de 2 masas solares en la constelación de Tauro (Figura 3). El disco de escombros parece casi de borde, se encuentra aproximadamente al doble de distancia de su estrella que el cinturón de Kuiper del Sol, y probablemente esté compuesto por escombros producidos como subproducto de la formación de planetas helados. Al comparar el movimiento espacial de HD 36546 con el de otras estrellas en partes similares del cielo, el equipo demostró que probablemente sea miembro de una joven asociación de estrellas nacidas hace entre 3 y 10 millones de años. A una edad tan joven, el disco de escombros alrededor de HD 36546 podría ser el disco de escombros más joven jamás fotografiado y es un laboratorio crítico para estudiar las primeras etapas de la formación de planetas helados. Aunque SCExAO no detectó planetas responsables de esculpir este disco de escombros, logró sensibilidades de detección de planetas durante esta etapa temprana de su desarrollo que rivalizan / igualan a los mejores sistemas de imágenes de planetas de otros sitios que han sido completamente comisionados.
El Dr. Nemanja Jovanovic, que ha estado trabajando en el instrumento, dice:"Apenas activamos el interruptor de 'encendido' de SCExAO y ya vimos un nuevo sistema planetario. El futuro, que incluye un SCExAO totalmente optimizado es extremadamente prometedor ".
Figura 3:Disco de escombros detectado alrededor de una estrella joven HD 36546 usando SCExAO / HiCIAO (izquierda, visto casi de canto) y su modelo (derecha, visto de frente). En el modelo, la luz de la estrella central es dispersada por las partículas de polvo, haciendo visible la parte frontal del disco (región del recuadro verde). Crédito:NAOJ
El artículo de investigación que describe el descubrimiento del disco HD 36546 está ahora aceptado para su publicación en el Cartas de revistas astrofísicas .
¿Que sigue?
En 2017, SCExAO se someterá a mejoras adicionales que le permitirán obtener imágenes de planetas aún más débiles que orbitan mucho más cerca de sus estrellas anfitrionas. La combinación de SCExAO con un detector experimental programado para su entrega a fines de 2017 le permitirá finalmente descubrir planetas de 10 a 100 veces más débiles que los que puede ver actualmente. incluyendo planetas maduros en luz reflejada. CHARIS continuará con las pruebas de ingeniería adicionales a lo largo de 2017 para mejorar sus capacidades. SCExAO, combinado con HiCIAO o CHARIS, está disponible para uso abierto en 2017 para la comunidad astronómica mundial.
A largo plazo, SCExAO en el telescopio Subaru es un precursor del tipo de instrumentos de imágenes de exoplanetas previstos para la próxima generación de grandes telescopios. en particular el telescopio de treinta metros. Dr. Currie proclama, "SCExAO es el tipo de instrumento que algún día nos mostrará otro planeta que podría ser como la Tierra. Este es el tipo de conocimiento nuevo que hace que Thirty Meter Telescope valga la pena para Hawái".
