Recopilar información detallada sobre exoplanetas es extremadamente difícil. Pero ahora un equipo que utiliza tecnología de punta en el Observatorio Keck ha dado un gran salto en la observación de exoplanetas y ha detectado agua en la atmósfera de un planeta a 179 años luz de distancia.
El sistema solar en el corazón de esto presenta una estrella llamada HR 8799, y sus planetas: HR 8799 b, c, d, y e. El sistema está a 179 años luz de distancia en la constelación de Pegaso. La estrella en sí es una estrella de secuencia principal de 30 millones de años. Es notable por una serie de razones, incluidas sus propias propiedades estelares extrañas. Pero ha sido notable por otra razón importante. En 2008, los científicos anunciaron que habían observado directamente tres exoplanetas alrededor de la estrella (HR 8799b, cyd) utilizando los telescopios Keck y Gemini. Luego, en 2010, anunciaron el descubrimiento de un cuarto planeta, HR 8799 e.
Este último anuncio se basa en el trabajo anterior de 2008, y los astrónomos detrás de este estudio llaman al último anuncio un "peldaño" en el camino hacia mejores y mejores imágenes de exoplanetas.
Las nuevas observaciones son del HR 8799 c, observado por primera vez en 2008. Es un joven planeta gaseoso gigante de aproximadamente 7 veces la masa de Júpiter que orbita su estrella cada 200 años. Estas nuevas observaciones con imágenes directas confirman la presencia de agua en la atmósfera y confirman la falta de metano.
"Este tipo de tecnología es exactamente lo que queremos usar en el futuro para buscar signos de vida en un planeta similar a la Tierra". - Dimitri Mawet, autor del estudio, Caltech y JPL.
Estas nuevas observaciones surgen de una potente combinación de dos tecnologías de telescopio en Keck. El primero es la óptica adaptativa. La óptica adaptativa contrarresta los efectos borrosos de la atmósfera de la Tierra. El segundo es un espectrómetro en el telescopio Keck 2 llamado Espectrógrafo criogénico de Echelle de infrarrojo cercano (NIRSPEC), un espectrómetro de alta resolución que funciona con luz infrarroja.
“Este tipo de tecnología es exactamente lo que queremos usar en el futuro para buscar signos de vida en un planeta similar a la Tierra. Todavía no hemos llegado, pero estamos avanzando ", dice Dimitri Mawet, profesor asociado de astronomía en Caltech y científico investigador en JPL, que Caltech administra para la NASA, y coautor del estudio que presentó estos hallazgos.
Los nuevos hallazgos fueron publicados en el Astronomical Journal. El autor principal es Ji Wang, ex becario postdoctoral en Caltech y ahora profesor asistente en la Universidad Estatal de Ohio.
Hasta ahora, los astrónomos han fotografiado directamente más de una docena de exoplanetas. El sistema HR 8799 es el primer sistema de varios planetas que se ha fotografiado directamente. Pero las imágenes son solo el primer paso en este estudio.
Una vez tomadas, las imágenes pueden analizarse para la composición química en sus atmósferas. Aquí es donde entra la espectroscopía. En este caso, las habilidades refinadas de NIRSPEC fueron clave.
NIRSPEC es un instrumento en el telescopio Keck 2 que funciona en la banda L infrarroja. La banda L es un tipo de luz infrarroja con una longitud de onda de alrededor de 3,5 micrómetros y una región del espectro con muchas huellas químicas detalladas. "La banda L se ha pasado por alto en gran medida antes porque el cielo es más brillante en esta longitud de onda", dice Mawet. "Si fueras un extraterrestre con los ojos puestos en la banda L, verías un cielo extremadamente brillante. Es difícil ver exoplanetas a través de este velo ".
Al combinar la espectografía de banda L con la óptica adaptativa, superaron las dificultades de observar un planeta cuya luz está casi ahogada por su estrella. Pudieron hacer mediciones precisas del planeta, confirmando la presencia de agua y la ausencia de metano.
"En este momento, con Keck, ya podemos aprender sobre la física y la dinámica de estos planetas exóticos gigantes, que no se parecen en nada a los planetas de nuestro sistema solar", dice Wang.
"Ahora estamos más seguros de la falta de metano en este planeta", dice Wang. "Esto puede deberse a la mezcla en la atmósfera del planeta. El metano, que esperaríamos que esté allí en la superficie, podría diluirse si el proceso de convección está trayendo capas más profundas del planeta que no tienen metano ".
El equipo de Mawet ya se está preparando para el próximo y más nuevo instrumento en el Observatorio Keck. Se llama KPIC (Keck Planet Imager and Characterizer). KPIC usará óptica adaptativa y espectroscopía, pero para un efecto aún mejor. Con KPIC, los astrónomos podrán obtener imágenes de planetas aún más débiles y más cercanos a su estrella que el HR 8799c.
Y el futuro es aún más brillante para las imágenes de exoplanetas. La tecnología detrás de la óptica adaptativa y la espectroscopía que ayudó a crear imágenes de este planeta se utilizará en nuestros futuros telescopios.
"KPIC es un trampolín para nuestro futuro instrumento Telescopio de treinta metros", dice Mawet. "Por ahora, estamos aprendiendo mucho sobre las innumerables formas en que se forman los planetas en nuestro universo".
- Comunicado de prensa: escalones de exoplanetas
- Documento de investigación: Detección de agua en la atmósfera de HR 8799 c con espectroscopía de alta dispersión de banda L con ayuda de óptica adaptativa
- Entrada de Wikipedia: HR 8799
- Documento de investigación: Imágenes directas de múltiples planetas que orbitan la estrella HR 8799
- Observatorio Keck: Instrumentación del telescopio
