Una vista ampliada de la parte central de la región despejada alrededor de LkCa 15, que muestra una composición de dos imágenes reconstruidas (azul:2,1 micrones, desde noviembre de 2010; rojo:3,7 micrones) para LkCa 15. La ubicación de la estrella central también está marcada. Crédito:Kraus e Irlanda, 2011
Los astrónomos que utilizan la potencia combinada de dos telescopios de Hawái han sido innovadores, Nuevas imágenes nítidas de un sistema planetario distante que probablemente se asemeja a una versión infantil de nuestro sistema solar.
Usando el telescopio Subaru y el observatorio W. M. Keck, El equipo obtuvo y analizó datos de una estrella infantil parecida al Sol llamada LkCa 15. Estudios previos que utilizaron un método avanzado de interferometría habían inferido que tres planetas bebés estaban orbitando esta estrella. Sin embargo, para este método, determinar exactamente cuánta luz proviene de un planeta en comparación con otras fuentes, como un disco, puede ser particularmente difícil. Los nuevos datos del Observatorio de Subaru y Keck parecen resolver este misterio; la mayor parte de la luz que se cree que proviene de los tres planetas candidatos parece provenir de un disco de gas y polvo.
"LkCa 15 es un sistema muy complejo, "dijo Thayne Currie, autor principal del estudio y astrofísico del Centro de Investigación NASA-Ames y del Telescopio Subaru. "Antes de analizar nuestros datos de Keck y Subaru y con los mismos datos de enmascaramiento de apertura anteriores, también habríamos concluido que LkCa 15 tiene tres planetas superjovianos detectados ".
Los resultados del equipo pronto se publicarán en Las cartas del diario astrofísico .
LkCa 15 está rodeado por un enorme disco protoplanetario hecho de gas y polvo, que son los componentes básicos de los planetas. El análisis inicial de este disco mostró que tiene una gran cavidad sin polvo, una señal reveladora de que gran parte del material del disco ya se ha incorporado a materiales masivos, desarrollo de embriones planetarios, o "protoplanetas". Si bien el estudio descarta planetas superjovianos muy brillantes, Currie dice que es probable que más débil, planetas menos masivos pueden estar en el sistema LkCa 15:quizás aquellos como Júpiter y Saturno.
"Los planetas de este sistema solar infantil en realidad podrían parecerse mucho más a nuestro propio sistema solar de lo que se pensaba anteriormente. Ciertamente, están allí en alguna parte, posiblemente incrustado en el disco. Seguiremos intentando encontrarlos, "dijo Currie.
Metodología
Los hallazgos se realizaron utilizando imágenes de alta resolución del sistema LkCa 15 obtenidas de instrumentos complementarios en Maunakea. En Subaru, Los investigadores utilizaron un nuevo instrumento de imágenes de planetas de vanguardia:el sistema Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics (SCExAO) acoplado al espectrógrafo de campo integral CHARIS para obtener imágenes extremadamente nítidas en longitudes de onda del infrarrojo cercano. El equipo también utilizó el poderoso sistema de óptica adaptativa del Observatorio Keck y la Cámara de Infrarrojo Cercano (NIRC2) para obtener nuevas imágenes nítidas a más tiempo, Longitudes de onda termo-infrarrojas donde los planetas jóvenes emiten más luz.
El equipo también obtuvo una vista 'antes y después' del sistema accediendo al Archivo del Observatorio Keck (KOA) para encontrar datos NIRC2 tomados para LkCa 15 de 2009, más de ocho años antes de las imágenes más recientes de SCExAO / CHARIS y NIRC2. KOA es un repositorio de acceso público de todos los datos de alto valor obtenidos en el Observatorio y es operado por el Observatorio Keck en asociación con el Instituto de Ciencias de Exoplanetas de la NASA (NExScI) en Caltech.
Figura 1 - Imagen del Observatorio Keck / NIRC2 de la estrella similar al Sol LkCa 15 obtenida a partir de datos tomados en noviembre de 2009 y recuperados del Archivo del Observatorio Keck (arriba a la izquierda) y tomada en diciembre de 2017 (abajo a la izquierda). Ambas imágenes muestran dos arcos de luz consistentes con dos componentes del disco circunestelar de LkCa 15. Los paneles de la derecha muestran las imágenes de 2009 y 2017 del arco de luz más interno de tres planetas alrededor de LkCa 15. El norte está arriba y el este a la izquierda en las imágenes. La estrella está a unos 500 años luz de la Tierra. La luz alrededor de LkCa 15 se puede ver tan cerca como ~ 9 au de la estrella (región enmascarada de color azul oscuro en el panel superior derecho; distancia del Sol a Saturno); el arco de luz más interno se extiende hasta ~ 0.2 ”o ~ 30 au (distancia entre el Sol y Plutón). Mientras que la luz combinada de los planetas simulados se mezcla, los datos de NIRC2 mostrarían evidencia de su movimiento orbital si los planetas estuvieran presentes en estos datos. El análisis de los datos de Keck / NIRC2 muestra que la mayor parte de la luz alrededor de LkCa 15 proviene del material del disco en lugar de los planetas. Crédito:Observatorio W. M. Keck
Los datos combinados mostraron que la mayor parte de la luz que rodea a LkCa 15 se origina en una estructura en forma de arco extendido:el borde visible de otro componente del disco de LkCa 15. Este arco tiene el mismo brillo previamente atribuido a los planetas alrededor de LkCa 15.
Los datos KOA de casi una década para LkCa 15 juegan un papel único en la comprensión de este sistema planetario. En comparación con los nuevos datos del Observatorio Keck y el Telescopio Subaru, Los datos de KOA también mostraron que la luz emitida por la estructura en forma de arco de LkCa 15 es estática en el transcurso de ocho años.
"Esto es consistente con un estructura en forma de disco. Sin el KOA, no hubiéramos podido conocer este hecho clave, "dijo Currie.
"Es genial ver estos nuevos datos de Keck y Subaru combinados con los datos de KOA, "dijo John O'Meara, científico jefe del Observatorio Keck. "Este resultado muestra la importancia del KOA, y es una gran demostración de cómo se pueden hacer nuevos descubrimientos con datos 'antiguos' ".
Próximos pasos
El equipo continuará su búsqueda de protoplanetas en LkCa 15, ya que es ampliamente considerado como un excelente laboratorio para estudiar la formación de planetas. Aunque encontrar estos planetas oscurecidos y separar su luz del disco de LkCa 15 será un desafío, hay un camino claro hacia adelante.
Recientemente, El Observatorio Keck ha mejorado sustancialmente la capacidad de generación de imágenes de planetas de NIRC2 como parte del proyecto Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC). El sistema se equipó con una nueva cámara para mejorar la nitidez de las imágenes en rojo, desmayarse, estrellas distantes como LkCa 15 y coronógrafos para bloquear mejor el resplandor de la luz de las estrellas que nos impide ver planetas fácilmente.
Similar, SCExAO también se está mejorando con cámaras adicionales para identificar mejor los planetas más débiles cerca de sus estrellas. Estas mejoras podrían permitir a KPIC y SCExAO ver tenues planetas similares a Júpiter en órbitas similares a Saturno moviéndose contra el fondo del disco de LkCa 15.
Más en el futuro, un sucesor de SCExAO y KPIC en el próximo telescopio de treinta metros en Maunakea, el generador de imágenes de sistemas planetarios, podría obtener imágenes y caracterizar incluso masas de menor masa, planetas más débiles alrededor de LkCa 15 en órbitas similares a Marte a Júpiter.
Los instrumentos de imágenes de planetas de última generación como SCExAO y KPIC "abren la puerta para comprender mejor el origen y la evolución de los sistemas planetarios, y si la historia de nuestro propio sistema solar es común o rara, "dijo Motohide Tamura, el Director del Centro de Astrobiología de los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón y coautor de este estudio.
