Astrónomos encuentran unos esquivos planetas en datos de Hubble de hace una década

Astrónomos encuentran unos esquivos planetas en datos de Hubble de hace una década

En un minucioso reanálisis de imágenes del Telescopio Espacial Hubble tomadas en 1998, los astrónomos han encontrado pruebas visuales de dos planetas extrasolares que en ese momento no fueron detectados.

El descubrimiento de estos diamantes escondidos en el archivo de Hubble, proporciona a los astrónomos una máquina del tiempo de valor incalculable para comparar datos de movimientos orbitales de planetas mucho antes de las observaciones recientes. También demuestra un nuevo enfoque en la búsqueda de planetas en el archivo de datos de Hubble.

Exoplanetas alrededor de HR 8799 © by Kanijoman

Se sabe que cuatro planetas gigantes orbitan a la joven estrella masiva HR 8799, que está a 130 años luz de distancia. En 2007 y 2008 se descubrieron los tres primeros planetas en el infrarrojo cercano con imágenes tomadas desde tierra con el Observatorio W.M. Keck y el telescopio Géminis Norte por Christian Marois del Consejo Nacional de Investigación de Canadá y su equipo. Marois y sus colegas descubrieron luego el cuarto, y más interno, planeta en 2010. Ésta es el único sistema múltiple de exoplanetas del que los astrónomos han obtenido imágenes directas.

En 2009 David Lafreniere, de la Universidad de Montreal, recuperó los datos de los exoplanetas ocultos en las imágenes de Hubble de HR 8799 tomadas en 1998 con la Cámara del Infrarrojo Cercano y Espectrómetro Multi-Objeto (NICMOS). Allí identificó la posición del planeta más externo que se sabe que órbita la estrella. Esto demostró por primera vez la potencia de una nueva técnica de procesamiento de datos para recuperar planetas tenues enterrados en el brillo de la estrella central.

Un nuevo análisis de los mismos datos de archivo de NICMOS, realizado por Remi Soummer del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, ha recuperado los tres planetas exteriores. El cuarto planeta, el más interno, está a 2500 millones de kilómetros de la estrella y no se puede ver porque está en el borde del punto coronográfico de NICMOS, que bloquea la luz de la estrella central.

Al encontrar los planetas en múltiples imágenes espaciadas varios años en el tiempo, pueden rastrearse las órbitas de los planetas. Conocer las órbitas es fundamental para comprender el comportamiento de los sistemas planetarios múltiples, ya que los planetas masivos pueden perturbar las órbitas del resto. “A partir de las imágenes de Hubble podemos determinar la forma de sus órbitas, lo que da una idea sobre la estabilidad del sistema, la masa y excentricidad de los planetas, y también la inclinación del sistema”, dice Soummer.

Estos resultados se publicarán en la revista Astrophysical Journal.

Los planetas exteriores gigantes gaseosos tienen órbitas de alrededor de 100, 200, y 400 años. Esto significa que los astrónomos tienen que esperar mucho tiempo para ver cómo se mueven los planetas a lo largo de sus trayectorias. El lapso de tiempo añadido a partir de los datos de Hubble ayuda enormemente. “El archivo nos dio 10 años de ciencia en este momento”, dice. “Sin estos datos habríamos tenido que esperar otra década. Son 10 años de ciencia gratis”.

Sin embargo, el planeta más exterior y lento apenas ha cambiado de posición en 10 años. “Pero si nos vamos al siguiente planeta hacia el interior, vemos un poco de su órbita, y vemos mucho movimiento real del tercer planeta interior”, dice Soummer.

Los planetas no se encontraron en 1998, cuando se hicieron por primera vez las observaciones del Hubble, debido a que en ese momento no estaban disponibles los métodos utilizados para detectarlos. Cuando los astrónomos restaron la luz de la estrella central en busca del brillo residual de los planetas, la luz residual dispersada aún sobrepasaba a la de los planetas débiles.

Lafreniere desarrolló una forma de mejorar este tipo de análisis mediante el uso de una biblioteca de estrellas de referencia para eliminar con mayor precisión el brillo de la “huella” de la estrella central. El equipo de Soummer llevó el método de Lafreniere un paso más allá y utilizó 466 imágenes de estrellas de referencia tomadas de una biblioteca que contiene más de 10 años de observaciones de NICMOS recopiladas por Glenn Schneider de la Universidad de Arizona.

El equipo de Soummer aumentó aún más el contraste y minimizó la luz residual de las estrellas. Eliminaron por completo los picos de difracción, que son artefactos comunes en los sistemas de imágenes de telescopios. Esto les permitió ver dos de los tenues planetas internos en los datos de Hubble. Los planetas recuperados en los datos de NICMOS tienen aproximadamente 1/100 000 el brillo de la estrella madre cuando se observa en el infrarrojo cercano.

El equipo de Soummer incluyó estudiantes no graduados. “Este trabajo ha sido una oportunidad formidable de vivir un proyecto de investigación desafiante con un astrónomo profesional inmediatamente después del pregrado”, dice Brendan Hagan, recién graduado en el Goucher College. “Hemos trabajado muy duro para lograr este resultado, y lo realmente emocionante es que ahora vamos a aplicar el mismo método a un montón de otras estrellas, y espero que podamos hacer algunos descubrimientos propios”, añade.

Soummer planea ahora analizar con la misma técnica cerca de otras 400 estrellas en el archivo de NICMOS, mejorando la calidad de imagen en un factor de 10 sobre los métodos de imagen utilizados cuando se obtuvieron los datos.

Él y su equipo seleccionaron las estrellas a partir de media docena de estudios. “Queríamos volver a visitar los estudios realizados sobre estrellas jóvenes y cercanas, ya que estos son los principales objetivos en las imágenes de exoplanetas”, dice Laurent Pueyo, Becario Sagan de la NASA que trabaja con Soummer. “Las estrellas con evidencias de polvo circumestelar también serán buenos objetivos, ya que esto se vincula normalmente con la formación de planetas”.

El trabajo de Soummer demuestra la potencia del archivo de datos del Telescopio Espacial Hubble, que alberga imágenes e información espectral de más de 20 años de observaciones de Hubble. Los astrónomos aprovechan esta biblioteca para complementar las nuevas observaciones con una gran cantidad de valiosos datos ya reunidos, dando un potencial de descubrimiento mucho mayor que el de sólo las nuevas observaciones.

A partir del archivo de datos de NICMOS, el equipo de Soummer reunirá una lista de candidatos planetarios para ser confirmado por telescopios terrestres. Si se descubren nuevos planetas, de nuevo tendrán varios años de movimientos orbitales para medir.

Fuente: Ciencia Kanija - HubbleSite