En las últimas décadas, el estudio de los planetas extrasolares ha crecido a pasos agigantados, con la confirmación de más de 4000 exoplanetas. Con tantos planetas disponibles para estudiar, el enfoque de los investigadores de exoplanetas está cambiando del descubrimiento a la caracterización. En los próximos años, Las nuevas tecnologías y los telescopios de próxima generación también permitirán estudios de imágenes directas, lo que mejorará enormemente nuestra comprensión de las atmósferas de exoplanetas.

Para facilitar este proceso, Los astrónomos se basarán en tecnologías costosas como coronógrafos y sombras estelares, que bloquean la luz de una estrella para que los planetas que la orbitan sean más visibles. Sin embargo, según un nuevo estudio realizado por un equipo internacional de astrónomos y cosmólogos, Las estrellas binarias eclipsadas podrían proporcionar todo el sombreado que se necesita para obtener imágenes directas de los planetas que los orbitan.

El estudio, que apareció recientemente en línea, fue dirigido por Stefano Bellotti, un doctorado estudiante del L'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) de la Universidad de Toulouse. A él se unieron investigadores del Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), el Observatorio Steward, el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), y el Centro de Investigación Ames de la NASA.

Como sugiere el nombre, el método de imagen directa consiste en estudiar los planetas directamente analizando la luz reflejada en sus superficies y / o atmósferas. Este método es lucrativo cuando se trata de estudios de exoplanetas, ya que permite a los astrónomos obtener espectros directamente de la atmósfera de un planeta. revelando así su composición química y si podría ser habitable o no.

Estos y otros beneficios fueron detallados por Bellotti, quien habló con Universe Today por correo electrónico:"En primer lugar, este método le da una respuesta confiable de 'sí' o 'no':el planeta (o planetas) está allí o no. Es más, porque este método nos permite recolectar directamente la luz proveniente de un planeta, podemos examinar directamente la composición química de su atmósfera y tener una idea de sus características (nubes). Por último, esta información nos permite evaluar la habitabilidad del planeta, que es el enfoque principal actual de las ciencias exoplanetarias ".

Sin embargo, este método presenta una serie de desafíos, ya que es probable que la luz de las estrellas sea mil millones de veces más brillante que cualquier luz reflejada de sus planetas. Los científicos pueden reducir esta discrepancia en un orden de magnitud (donde las estrellas aparecen 1 millón de veces más brillantes) al examinar la luz reflejada en el espectro infrarrojo.

Debido a estas limitaciones, Hasta la fecha, solo se han descubierto 50 planetas utilizando el método de imágenes directas. En la mayor parte, estos planetas han sido gigantes gaseosos que tienen amplias órbitas alrededor de sus estrellas. Los astrónomos anticipan que los telescopios de próxima generación que dependen de la óptica adaptativa, coronógrafos, o incluso una nave espacial en órbita (como el Starshade propuesto por la NASA), podrá obtener imágenes más pequeñas, planetas rocosos que orbitan más cerca de sus planetas.

Por el bien de su estudio, sin embargo, Bellotti y sus colegas examinaron el potencial de eclipsar binarios para hacer el mismo trabajo, pero sin ninguna de las costosas herramientas involucradas. Como el nombre sugiere, Los sistemas binarios eclipsantes consisten en dos estrellas que pasan periódicamente una frente a la otra en relación con el observador. Cuando esto pasa, el brillo de una estrella en el sistema se bloquea temporalmente, conduciendo a una reducción de la luminosidad.

Al usar binarios eclipsantes, explicó Bellotti, los astrónomos pueden aprovechar el hecho de que el sistema estelar ya sufre un oscurecimiento periódico, lo cual es predecible y puede cronometrarse con precisión.

"En este sentido, el evento del eclipse suprime la luz de las estrellas proveniente del binario de forma natural, y por lo tanto da como resultado un mayor contraste entre lo binario y un planeta potencial. Sin embargo, el evento del eclipse no se considera un sustituto de los coronógrafos o las cortinas estelares artificiales, pero se puede pensar [en] como una herramienta adicional para usar junto con ellos con el fin de lograr mejores niveles de contraste. En efecto, porque durante [un] eclipse el sistema binario se vuelve puntual como una sola estrella, se pueden aplicar técnicas como la coronagrafía para bloquear la luz de todo el binario de una sola vez ".

Para probar esto, el equipo seleccionó binarios eclipsantes de varios catálogos de estrellas cuya luminosidad cae en un factor de 10 durante un eclipse. También diferenciaron entre tipos de exoplanetas en función de si emiten su propia luz, también conocido como. autoluminoso (SL) - o refleja la luz (RL). Luego simularon qué tan brillantes aparecerían los planetas en órbita en función de su masa, y si serían visibles o no con telescopios actuales o futuros.

"Alrededor de dos objetivos, [U Cephei] y [AC Scuti] respectivamente, somos [sensibles] a planetas de aproximadamente 4,5 masas de Júpiter y nueve masas de Júpiter con instrumentos terrestres actuales o del espacio del futuro cercano, y aproximadamente 1,5 masas de Júpiter y seis masas de Júpiter con futuros observatorios terrestres (como [el telescopio extremadamente grande (ELT)], "dijo Bellotti.

Para planetas de luz reflejada, seleccionaron tres binarios eclipsantes que estaban más cerca de la Tierra:V1412 Aquilae, RR Caeli, y RT Pictoris. Para estos sistemas, usaron Júpiter, Venus y la Tierra como plantillas para posibles exoplanetas. Aquí también, obtuvieron algunos resultados positivos.

"Concluimos que un planeta similar a Júpiter con una separación planeta-estrella de 20 [milisegundos de arco] podría obtenerse imágenes con tecnologías futuras terrestres y espaciales alrededor de los tres objetivos, "Agregó Bellotti." Un planeta similar a Venus en la misma separación podría ser detectable alrededor de RR Cae y RT Pic, pero un planeta habitable similar a la Tierra es un desafío, ya que la separación planeta-estrella es demasiado pequeña en comparación con el límite de separación angular de la coronagrafía moderna ".

En los próximos años, observatorios terrestres como el Extremely Large Telescope (ELT), el telescopio de treinta metros (TMT), y se espera que el Telescopio Gigante de Magallanes (GMT) permita estudios de imágenes directas de exoplanetas similares a la Tierra. Similar, el telescopio espacial James Webb (JWST) y el telescopio espacial Nancy Grace Roman (RST) contarán con instrumentos infrarrojos de vanguardia que también podrán estudiar las atmósferas de exoplanetas directamente.

Si bien estos telescopios de próxima generación tendrán una mejor oportunidad de observar exoplanetas directamente, Es alentador saber que los observatorios menos avanzados aún podrían realizar estudios de imágenes directas en lo que se refiere a binarios eclipsantes. Y lo que es más, Estos sistemas estelares también podrían brindar oportunidades para telescopios avanzados, ya que podrán ver mejor los exoplanetas cuando sus estrellas sean eclipsadas.