Imagínese tratando de ver una luciérnaga junto a un foco distante, donde los rayos del foco casi ahogan el tenue resplandor de la luciérnaga. Agrega niebla, y ambas luces se atenúan. ¿Sigue siendo visible el resplandor de la luciérnaga?

Esa es la cuestión de la búsqueda de firmas observables de sistemas terrestres, o ANFITRIONES, La encuesta se encargó de responder, aunque a escala cósmica. Usando el interferómetro del telescopio binocular grande, o LBTI, en arizona, la encuesta HOSTS determina el brillo y la densidad del polvo cálido que flota en las zonas habitables de las estrellas cercanas, donde podría existir agua líquida en la superficie de un planeta.

Esta investigación contribuirá a un informe una vez por década sobre el campo de la astrofísica, producido por las Academias Nacionales, que la NASA utiliza para ayudar a trazar un curso para futuras misiones, algunos de los cuales podrían continuar la búsqueda de planetas alrededor de otras estrellas, conocidos como exoplanetas. Pero antes de que se puedan diseñar telescopios para posibles misiones de caza de exoplanetas, Los astrónomos deben saber si existe un límite fundamental para su capacidad de ver un pequeño, planeta oscuro junto a una estrella brillante cuando el sistema está envuelto en polvo.

"Nuestro resultado es que no hay ningún problema fundamental, "dijo Steve Ertel del Steward Observatory de la Universidad de Arizona, científico de instrumentos para el interferómetro del telescopio binocular grande y autor principal del artículo, "The HOSTS Survey - Mediciones de polvo exo-zodiacal para 30 estrellas, "que se publica en el Diario astronómico . "Ahora es un desafío técnico".

Una posible misión para buscar planetas terrestres probablemente incluiría un telescopio espacial, y la Encuesta HOSTS ayudará a determinar su tamaño.

"Cuanto más polvo hay, cuanto más grande debe ser el telescopio para obtener imágenes de un planeta, ", Dijo Ertel." Es importante saber qué tamaño de telescopio se requiere, por lo que los costos se pueden minimizar ".

El polvo que orbita en el plano de nuestro sistema solar se conoce como "polvo zodiacal". La encuesta HOSTS ha determinado que el nivel típico de polvo zodiacal alrededor de otras estrellas, llamado "polvo exo-zodiacal", es menos de 15 veces la cantidad que se encuentra en la zona habitable de nuestro propio sistema solar. Las estrellas con más de esa cantidad de polvo son malos objetivos para futuras misiones de imágenes de exoplanetas. ya que los planetas serían difíciles de ver a través de la bruma. Una de esas estrellas con un disco de polvo prominente, llamado Epsilon Eridani, es una de las 10 estrellas más cercanas investigadas por HOSTS Survey.

"Está muy cerca, ", Dijo Ertel." Es una estrella muy similar a nuestro sol. Sería un objetivo muy agradable a la vista, pero nos dimos cuenta de que no sería una buena idea. No sería posible ver un planeta parecido a la Tierra a su alrededor ".

'Esa es nuestra mejor suposición'

Si el polvo y los escombros dificultan la búsqueda de mundos rocosos, entonces, ¿por qué buscar planetas en sistemas polvorientos?

"Hay polvo en nuestro propio sistema solar, "dijo Philip Hinz, líder del equipo HOSTS Survey y profesor asociado de astronomía en la UA. "Queremos caracterizar estrellas que son similares a nuestro propio sistema solar, porque esa es nuestra mejor conjetura en cuanto a qué otros sistemas planetarios podrían tener vida ".

El patrón de distribución del polvo alrededor de una estrella anfitriona también puede decirles a los astrónomos algo sobre los planetas potenciales en un sistema estelar. Algunas estrellas tienen ancho discos continuos que llenan todo el sistema. Este se considera un modelo estándar, ya que el polvo se forma durante las colisiones de asteroides lejos de la estrella y luego gira en espiral hacia adentro hacia la estrella de modo que se distribuye uniformemente por todo el sistema.

"Esto es algo que esperábamos ver, pero también vimos algunas sorpresas, "Dijo Ertel.

Toma Vega, una de las estrellas más brillantes del cielo nocturno. Durante más de 30 años, Los astrónomos han sabido que Vega tiene un cinturón masivo de polvo frío lejos de la estrella, análogo al cinturón de Kuiper de nuestro sistema solar. La estrella también tiene un disco de polvo caliente muy cerca.

"Estábamos pensando que Vega también debe tener polvo en la zona habitable, porque tiene polvo muy cerca y polvo más lejos, ", Dijo Ertel." Pero miramos la zona habitable de Vega y no encontramos nada ".

La zona habitable de Vega está desprovista de polvo detectable, lo que podría indicar que el sistema tiene planetas que evitan que el polvo se acumule allí. Aún no se han detectado planetas alrededor de Vega, pero las observaciones actuales ni siquiera son lo suficientemente sensibles como para detectar un planeta tan grande como Júpiter cerca de la estrella, y mucho menos planetas similares a la Tierra.

"Esto podría ser una indicación de un planeta que no podemos ver, ", Dijo Ertel." Podría ser un planeta masivo fuera de la zona habitable, o podrían ser varios planetas de masa terrestre ".

Otras estrellas tenían diferentes distribuciones de polvo:nada lejos o muy cerca, pero grandes cantidades de brillo, polvo caliente en sus zonas habitables. Si una estrella no tiene un análogo del Cinturón de Kuiper que produzca polvo, pero todavía tiene un anillo de polvo tibio, debe haber otro mecanismo en juego en el sistema.

"Puede haber planetas gigantes como Júpiter y Saturno en ese sistema, pero el cinturón de asteroides de ese sistema tiene mucha masa, por lo que tiene muchas colisiones que generan grandes cantidades de polvo, "Dijo Hinz.

El estudio de estos discos de polvo proporciona a los astrónomos más piezas para el rompecabezas de la arquitectura planetaria. Si bien estudios anteriores han buscado planetas muy cercanos a, y muy lejos de, estrellas para determinar dónde se encuentran típicamente los planetas en los sistemas estelares, la encuesta HOSTS está determinando cómo aparecen los cinturones de polvo y asteroides en el sistema estelar promedio.

"La encuesta está en curso, por lo que tenemos más preguntas que respuestas, ", Dijo Hinz." Estamos en los primeros días para tratar de averiguar cómo encaja todo ".

Métodos de detección

El polvo exo-zodiacal ha sido calentado a temperatura ambiente por su estrella anfitriona, por lo que se ilumina cuando se ve en longitudes de onda infrarrojas, es decir, en luz infrarroja, emitida por objetos calientes. Sin embargo, en esas longitudes de onda, las estrellas brillan 10, 000 veces más brillante que el polvo. Para ver cuánto polvo se arremolinaba alrededor de las 30 estrellas elegidas, la encuesta HOSTS detectó los discos de polvo mediante una técnica llamada "interferometría de anulación de Bracewell, "después de Ronald Bracewell, el astrónomo que sugirió por primera vez el método.

"Interferometría significa" medir la interferencia entre dos trenes de ondas, '", Dijo Hinz.

El gran telescopio binocular, o LBT, tiene la capacidad única de realizar esta interferometría, ya que está diseñado para que sus dos telescopios puedan detectar ondas de luz que están perfectamente desfasadas entre sí. Cuando las ondas están desfasadas, se anulan, haciendo que sus picos y valles se aplanen.

"El resultado es que cancelas la luz de la estrella, "Dijo Hinz.

Una técnica similar se introdujo en 1998, utilizando el telescopio de espejos múltiples en el monte Hopkins de Arizona.

"Se necesitaron casi 20 años para perfeccionar la técnica para que sea lo suficientemente precisa como para que podamos deshacernos de la estrella y lo suficientemente sensible para que podamos ver la luz restante del polvo". "Dijo Hinz.

Lograr esta cancelación requiere que el LBT sea adaptable. Después de que la luz rebota en los espejos primarios de 8 metros del telescopio, se refleja en los espejos secundarios y en los detectores. Los espejos secundarios son deformables para que puedan corregir las distorsiones de la luz causadas por las ondas en la atmósfera. Para que funcione la interferometría, estas correcciones deben tener una precisión de una centésima parte del ancho de un cabello humano.