El movimiento del planeta extrasolar AF Lep b (mancha blanca a las 10 en punto) alrededor de su estrella anfitriona (centro) se puede ver en estas dos imágenes tomadas en diciembre de 2021 y febrero de 2023. Las imágenes fueron tomadas con el WM Keck 10- telescopio de metro del Observatorio de Hawai. Crédito: Kyle Franson, Universidad de Texas en Austin/Observatorio WM Keck
Los astrónomos que utilizan el Observatorio WM Keck en Maunakea en la isla de Hawái han descubierto uno de los planetas de masa más baja fotografiados directamente. No solo pudieron medir su masa, sino que también pudieron determinar que su órbita es similar a la de los planetas gigantes de nuestro sistema solar.
El planeta, llamado AF Lep b, es uno de los primeros planetas descubiertos usando una técnica llamada astrometría; este método mide los movimientos sutiles de la estrella madre durante muchos años para ayudar a los astrónomos a determinar si los compañeros en órbita difíciles de ver, incluidos los planetas, están tirando gravitacionalmente de ella.
El estudio, dirigido por el estudiante graduado de astronomía Kyle Franson de la Universidad de Texas en Austin (UT Austin), se publicó en Cartas de una revista de astrofísica.
“Cuando procesamos las observaciones con el telescopio Keck II en tiempo real para eliminar cuidadosamente el resplandor de la estrella, el planeta apareció de inmediato y se volvió más y más visible a medida que observábamos”, dijo Franson.
Las imágenes directas tomadas por el equipo de Franson revelaron que AF Lep b tiene aproximadamente tres veces la masa de Júpiter y orbita a AF Leporis, una estrella joven similar al Sol a unos 87,5 años luz de distancia. Tomaron una serie de imágenes profundas del planeta a partir de diciembre de 2021; desde entonces, otros dos equipos también han tomado fotografías del mismo planeta.
“Este método se utilizó por primera vez para encontrar un planeta gigante que orbitaba una contraparte joven del Sol”, dijo Brendan Bowler, profesor asistente de astronomía en UT Austin y autor principal del estudio. “Esto abre la puerta al uso de este enfoque como una nueva herramienta para el descubrimiento de exoplanetas”.
Este gráfico muestra las masas y las distancias orbitales de todos los planetas extrasolares que han sido fotografiados directamente hasta la fecha. Los astrónomos confirmaron las masas de cinco (marcadas con asteriscos) y estimaron el resto (puntos). El planeta recién fotografiado, AF Lep b (estrella amarilla), tiene una masa y una órbita que lo convierten en uno de los exoplanetas más parecidos a Júpiter jamás fotografiados. Fuente: Brendan Bowler, Universidad de Texas en Austin
A pesar de tener mucha menos masa que su estrella madre, un planeta en órbita hace que la posición de la estrella fluctúe ligeramente alrededor del centro de masa del sistema planetario. La astrometría utiliza este cambio en la posición de una estrella en el cielo en relación con otras estrellas para inferir la existencia de planetas en órbita. Franson y Bowler han identificado la estrella AF Leporis como una que puede contener un planeta, dada la forma en que se ha movido durante 25 años de observaciones de los satélites Hipparcos y Gaia.
Para obtener una imagen directa del planeta, el equipo de UT Austin utilizó el sistema de óptica adaptativa del Observatorio Keck, que corrige las fluctuaciones causadas por la turbulencia en la atmósfera de la Tierra, junto con la Cámara 2 de infrarrojo cercano (NIRC2) del Telescopio Vortex Vector Telescopio 2 (NIRC2), que suprime la luz con la estrella madre para que el planeta sea más claramente visible. AF Lep b es unas 10.000 veces más débil que su estrella anfitriona y está unas ocho veces más lejos que la distancia entre la Tierra y el Sol.
“La imagen planetaria es un desafío”, dijo Franson. “Solo tenemos alrededor de 15 ejemplos, y creemos que este nuevo enfoque de información dinámica, hecho posible por el telescopio Keck II y las imágenes de óptica adaptativa NIRC2, será mucho más eficiente en comparación con las encuestas ciegas que se han llevado a cabo durante los dos últimos. décadas. ”
Las dos formas más comunes de encontrar planetas extrasolares incluyen la observación del oscurecimiento leve y periódico de la luz de las estrellas si un planeta pasa regularmente frente a la estrella, como una polilla que gira en espiral alrededor de la luz de un porche, y la medición de los pequeños cambios en las frecuencias de la luz de las estrellas que resultan de la luz de las estrellas. planeta arrastrando la estrella de ida y vuelta en dirección a la Tierra. Ambos métodos funcionan mejor para grandes planetas que orbitan cerca de sus estrellas anfitrionas, y ambos métodos son indirectos: no vemos el planeta, solo vemos su efecto en la estrella.
El método de combinar imágenes directas con astrometría podría ayudar a los astrónomos a encontrar exoplanetas que antes eran difíciles de encontrar con otros métodos porque estaban demasiado lejos de su estrella anfitriona, tenían muy poca masa o no tenían órbitas de canto vistos desde la Tierra. Otra ventaja de esta técnica es que permite a los astrónomos medir la masa del planeta directamente, lo que es difícil con otros métodos a grandes distancias orbitales.
Bowler dijo que el equipo planea continuar aprendiendo AF Lep b.
“Será un excelente objetivo para una mayor caracterización con el Telescopio Espacial James Webb y la próxima generación de grandes telescopios terrestres como el Telescopio Gigante de Magallanes y el Telescopio de Treinta Metros”, dijo Bowler. “Ya estamos planeando un seguimiento más sensible en longitudes de onda más largas para estudiar las propiedades físicas y químicas de la atmósfera de este planeta”.
Proporcionado por el Observatorio WM Keck