El telescopio muy grande, o VLT, en el Observatorio Paranal en el Desierto de Atacama de Chile. La instrumentación del VLT se adaptó para realizar una búsqueda de planetas en el sistema Alpha Centauri como parte de las iniciativas Breakthrough. Esta impresionante imagen del VLT está pintada con los colores del atardecer y se refleja en el agua de la plataforma. Crédito:A. Ghizzi Panizza / ESO
Ahora es posible capturar imágenes de planetas que potencialmente podrían sustentar vida alrededor de estrellas cercanas, gracias a los avances reportados por un equipo internacional de astrónomos en la revista Comunicaciones de la naturaleza.
Utilizando un sistema recientemente desarrollado para la obtención de imágenes de exoplanetas en el infrarrojo medio, en combinación con un tiempo de observación muy largo, Los autores del estudio dicen que ahora pueden usar telescopios terrestres para capturar directamente imágenes de planetas de aproximadamente tres veces el tamaño de la Tierra dentro de las zonas habitables de estrellas cercanas.
Los esfuerzos para obtener imágenes directas de exoplanetas (planetas fuera de nuestro sistema solar) se han visto obstaculizados por limitaciones tecnológicas, resultando en un sesgo hacia la detección de planetas más fáciles de ver que son mucho más grandes que Júpiter y están ubicados alrededor de estrellas muy jóvenes y muy fuera de la zona habitable, el "punto óptimo" en el que un planeta puede contener agua líquida. Si los astrónomos quieren encontrar vida extraterrestre, necesitan buscar en otra parte.
"Si queremos encontrar planetas con condiciones adecuadas para la vida tal como la conocemos, tenemos que buscar planetas rocosos aproximadamente del tamaño de la Tierra, dentro de las zonas habitables alrededor de mayores, estrellas como el sol, "dijo el primer autor del artículo, Kevin Wagner, un Sagan Fellow en el Programa de Becas Hubble de la NASA en el Steward Observatory de la Universidad de Arizona.
El método descrito en el documento proporciona una mejora de más de diez veces sobre las capacidades existentes para observar directamente exoplanetas. Dijo Wagner. La mayoría de los estudios sobre imágenes de exoplanetas han analizado longitudes de onda infrarrojas de menos de 10 micrones, deteniéndose justo por debajo del rango de longitudes de onda donde tales planetas brillan más, Dijo Wagner.
"Hay una buena razón para ello, porque la Tierra misma te está brillando en esas longitudes de onda, ", Dijo Wagner." Las emisiones infrarrojas del cielo, la cámara y el telescopio en sí están esencialmente ahogando su señal. Pero la buena razón para enfocarse en estas longitudes de onda es que ahí es donde un planeta similar a la Tierra en la zona habitable alrededor de una estrella similar al Sol brillará más intensamente ".
A simple vista Alpha Centauri como una sola estrella brillante, pero el sistema en realidad está formado por un par de estrellas binarias, Alpha Centauri A y Alpha Centauri B, más la débil enana roja Alpha Centauri C, también conocido como Proxima Centauri, apenas visible en esta imagen. Crédito:Yuri Beletsky / LCO / ESO
El equipo utilizó el Very Large Telescope, o VLT, del Observatorio Europeo Austral en Chile para observar nuestro sistema estelar vecino más cercano:Alpha Centauri, a solo 4,4 años luz de distancia. Alpha Centauri es un sistema estelar triple; consta de dos estrellas, Alpha Centauri A y B, que son similares al sol en tamaño y edad y se orbitan entre sí como un sistema binario. La tercera estrella Alfa Centauri C, mejor conocido como Proxima Centauri, es una enana roja mucho más pequeña que orbita a sus dos hermanos a gran distancia.
Un planeta que no tiene el doble del tamaño de la Tierra y que orbita en la zona habitable alrededor de Proxima Centauri ya ha sido detectado indirectamente a través de observaciones de la variación de la velocidad radial de la estrella. o el diminuto bamboleo que exhibe una estrella bajo el tirón del planeta invisible. Según los autores del estudio, Alpha Centauri A y B podrían albergar planetas similares, pero los métodos de detección indirecta aún no son lo suficientemente sensibles como para encontrar planetas rocosos en sus zonas habitables más separadas, Wagner explicó.
"Con imágenes directas, ahora podemos superar esos límites de detección por primera vez, " él dijo.
Para aumentar la sensibilidad de la configuración de imágenes, el equipo utilizó un espejo telescópico secundario adaptable que puede corregir la distorsión de la luz por la atmósfera de la Tierra. Además, los investigadores utilizaron una máscara de bloqueo de la luz de las estrellas que optimizaron para el espectro de luz del infrarrojo medio para bloquear la luz de una de las estrellas a la vez. Para permitir la observación simultánea de las zonas habitables de ambas estrellas, también fueron pioneros en una nueva técnica para alternar entre la observación de Alpha Centauri A y Alpha Centauri B muy rápidamente.
"Estamos moviendo una estrella dentro y una estrella fuera del coronógrafo cada décima de segundo, ", Dijo Wagner." Eso nos permite observar cada estrella durante la mitad del tiempo, y, en tono rimbombante, también nos permite restar un fotograma del fotograma siguiente, que elimina todo lo que es esencialmente ruido de la cámara y el telescopio ".
Usando este enfoque, la luz de las estrellas no deseadas y el "ruido" (señal no deseada del interior del telescopio y la cámara) se convierten en un ruido de fondo esencialmente aleatorio, posible reducir aún más apilando imágenes y restando el ruido utilizando software especializado.
Alpha Centauri A (izquierda) y Alpha Centauri B fotografiadas por el Telescopio Espacial Hubble. Ubicado en la constelación de Centaurus (El Centauro), a una distancia de 4,3 años luz, el par de estrellas orbita un centro de gravedad común una vez cada 80 años, con una distancia promedio de aproximadamente 11 veces la distancia entre la Tierra y el sol. Crédito:NASA / ESA / Hubble
Similar al efecto de los auriculares con cancelación de ruido, que permiten escuchar música suave a través de un flujo constante de ruido de motor a reacción no deseado, la técnica permitió al equipo eliminar la mayor cantidad posible de ruido no deseado y detectar las señales mucho más débiles creadas por posibles candidatos a planetas dentro de la zona habitable.
El equipo observó el sistema Alpha Centauri durante casi 100 horas en el transcurso de un mes en 2019, recolectando más de 5 millones de imágenes. Recopilaron alrededor de 7 terabytes de datos, que pusieron a disposición del público en http://archive.eso.org.
"Esta es una de las primeras campañas dedicadas a la obtención de imágenes de exoplanetas de varias noches, en el que apilamos todos los datos que acumulamos durante casi un mes y los usamos para lograr nuestra sensibilidad final, "Dijo Wagner.
Después de eliminar los llamados artefactos, señales falsas creadas por la instrumentación y la luz residual del coronógrafo, la imagen final reveló una fuente de luz designada como "C1" que podría insinuar la presencia de un candidato a exoplaneta dentro de la zona habitable.
"Hay una fuente puntual que se parece a lo que esperaríamos que fuera un planeta, que no podemos explicar con ninguna de las correcciones de errores sistemáticas, ", Dijo Wagner." No estamos en el nivel de confianza para decir que descubrimos un planeta alrededor de Alpha Centauri, pero hay una señal que podría ser eso con alguna verificación posterior ".
Las simulaciones de cómo se verían los planetas dentro de los datos sugieren que "C1" podría ser un planeta del tamaño de Neptuno a Saturno a una distancia de Alpha Centauri A que es similar a la distancia entre la Tierra y el Sol. Dijo Wagner. Sin embargo, los autores afirman claramente que sin verificación posterior, la posibilidad de que C1 pueda deberse a algún artefacto desconocido causado por el propio instrumento no puede descartarse todavía.
Encontrar un planeta potencialmente habitable dentro de Alpha Centauri ha sido el objetivo de la iniciativa Breakthrough Watch / NEAR, que significa Nuevas Tierras en la Región Alpha Centauri. Breakthrough Watch es un programa astronómico global que busca planetas similares a la Tierra alrededor de estrellas cercanas.
"Estamos muy agradecidos con Breakthrough Initiatives y ESO por su apoyo para lograr otro escalón hacia la obtención de imágenes de planetas similares a la Tierra alrededor de nuestras estrellas vecinas, "dijo Markus Kasper, científico principal del proyecto NEAR y coautor del artículo.
El equipo tiene la intención de embarcarse en otra campaña de imágenes en unos años, en un intento de capturar este exoplaneta potencial en el sistema Alpha Centauri en una ubicación diferente, y para ver si sería consistente con lo que se esperaría basándose en el modelado de su órbita esperada. Otras pistas pueden provenir de observaciones de seguimiento utilizando diferentes métodos.
La próxima generación de telescopios extremadamente grandes, como el telescopio extremadamente grande del Observatorio Europeo Austral, y el Telescopio Gigante de Magallanes, para lo cual la Universidad de Arizona produce los espejos primarios, se espera que puedan aumentar las observaciones directas de estrellas cercanas que podrían albergar planetas en sus zonas habitables en un factor de 10, Wagner explicó. Los candidatos a considerar incluyen a Sirius, la estrella más brillante del cielo nocturno, y Tau Ceti, que alberga un sistema planetario observado indirectamente que Wagner y sus colegas intentarán obtener imágenes directamente.
"Hacer que la capacidad demostrada aquí sea un modo de observación de rutina, para poder captar señales de calor de planetas que orbitan dentro de las zonas habitables de estrellas cercanas, será un cambio de juego para la exploración de nuevos mundos y para la búsqueda de vida en el universo. , "dijo el coautor del estudio, Daniel Apai, un profesor asociado de astronomía y ciencia planetaria de UArizona que dirige el programa Earths in Other Solar Systems, financiado por la NASA, que apoyó en parte el estudio.
