La estrella tambaleante encontrada en los datos de Gaia-Hipparcos confirma que alberga un exoplaneta


Ciencia y Exploración

13/04/2023
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Los datos de la nave espacial Gaia de cartografía estelar de la ESA han permitido a los astrónomos obtener imágenes de un exoplaneta gigante utilizando el Telescopio Subaru de Japón. Este mundo es el primer exoplaneta confirmado encontrado por la capacidad de Gaia para sentir el tirón gravitacional o el ‘bamboleo’ que un planeta induce en su estrella. Y la técnica señala el camino hacia el futuro de las imágenes directas de exoplanetas.

Cuando se trata de detectar planetas alrededor de otras estrellas, conocidos como exoplanetas, los astrónomos tienen una variedad de métodos a su disposición. Estas técnicas se dividen en dos grandes categorías: directas e indirectas. Ambos tienen ventajas y desventajas.

Históricamente, la mayoría de los exoplanetas se han encontrado por métodos indirectos. Esto significa que se infiere que los planetas existen debido al efecto que tienen sobre su estrella madre. Mientras que en la imagen directa, un telescopio realmente ve el planeta.

Mientras que los astrónomos han detectado más de 5000 exoplanetas usando medios indirectos, solo unos 20 han sido fotografiados sin rodeos. Esto se debe a que para que los planetas sean visibles con nuestro nivel actual de tecnología, deben estar muy separados de su estrella madre y ser mucho más masivos que Júpiter, el planeta más grande de nuestro Sistema Solar.

Gaia cartografiando las estrellas de la Vía Láctea

Debido a que la naturaleza no produce muchos de estos tipos de planetas, a los astrónomos les gustaría saber exactamente dónde buscar. La mayoría de las búsquedas de imágenes directas son ‘ciegas’, lo que significa que simplemente apuntan a estrellas en función de su edad y distancia y esperan que se vea un planeta. De cientos de estrellas examinadas de esta manera, solo un puñado ha producido planetas.

“Queríamos una estrategia diferente”, dice Thayne Currie, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), Hilo, Hawái y la Universidad de Texas-San Antonio. En su intento de cargar los dados a favor del éxito, él y sus colegas recurrieron a la misión Gaia para buscar estrellas que literalmente se tambalearon en el cielo.

En particular, utilizaron la Catálogo Hipparcos-Gaia de Aceleraciones. Este catálogo combina datos de Gaia con los de la anterior misión de mapeo estelar de la ESA, Hipparcos, para proporcionar una línea de base de 25 años para comparar las posiciones precisas de las estrellas. La medida de la posición de una estrella en el cielo se conoce como astrometría. A partir de esta base de datos, el equipo identificó una serie de estrellas que parecían cambiar de posición en el cielo nocturno de una manera que sugería que cada una de ellas estaba orbitada por un planeta gigante.

Detección de exoplanetas con astrometría

Luego recurrieron a NAOJ Telescopio Subaru en Mauna Kea, Hawái, y realizaron observaciones en julio y septiembre de 2020, y en mayo y octubre de 2021. Utilizaron el instrumento Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics (SCExAO) del telescopio acoplado al instrumento Coronagraphic High-Resolution Imager and Spectrograph (CHARIS), y rápidamente atraparon un exoplaneta.

El planeta recién descubierto se llama HIP 99770 b. Tiene aproximadamente 16 veces la masa de Júpiter en nuestro propio Sistema Solar y orbita una estrella que tiene casi el doble de masa que el Sol. Aunque la órbita del planeta es tres veces más grande que la órbita de Júpiter alrededor del Sol, recibe casi la misma cantidad de luz que Júpiter porque su estrella anfitriona es mucho más luminosa que el Sol.

El éxito de encontrar este planeta también tiene implicaciones más amplias.

«Proporciona un nuevo camino para descubrir más exoplanetas y caracterizarlos de una manera mucho más holística de lo que podíamos hacer antes», dice Thayne.

Esto se debe a que los métodos de detección directos e indirectos brindan información diferente sobre un planeta. Las imágenes directas pueden proporcionar excelentes restricciones sobre la temperatura y la composición de un planeta. Mientras tanto, los métodos indirectos brindan excelentes mediciones de la masa y las características orbitales de un planeta, especialmente cuando se combinan con mediciones de la posición del planeta a partir de imágenes directas.

Telescopio Subaru

La combinación de los datos de Gaia con las imágenes de Subaru brinda a los astrónomos lo mejor de ambos mundos. Y esto es sólo el principio.

Ahora que los astrónomos saben que el planeta está allí y es visible, otros telescopios pueden asumir el trabajo de analizar más a fondo su luz. “El descubrimiento de este planeta generará docenas de estudios de seguimiento”, dice Thayne.

Y habrá más descubrimientos por venir de este método. HIP 99770 fue una de las primeras estrellas observadas de los candidatos a Gaia. Actualmente, Thayne y sus colegas están analizando datos de alrededor de otras 50 estrellas y lo que han visto les hace prometer que hay más descubrimientos en camino.

“[HIP 99770 b] es una prueba de concepto de esta nueva estrategia para encontrar planetas imaginables que mejorarán mucho en los próximos cinco años”, dice.

El movimiento estelar de Gaia para los próximos 400 mil años

Este método de apuntar a estrellas para el descubrimiento de exoplanetas se acelerará. Esto se debe a que la cuarta publicación de datos de Gaia (DR4), que se basará en 5,5 años de datos (casi el doble de la referencia para DR3) hará que sea mucho más fácil detectar qué estrellas se tambalean.

En última instancia, este enfoque combinado nos permitirá apuntar a otras Tierras. Encontrar un planeta como el nuestro sigue siendo el objetivo final de los astrónomos. Dicho planeta estará mucho más cerca de su estrella y, por lo tanto, pasará una gran cantidad de tiempo delante o detrás de esa estrella, lo que hará que sea imposible verlo.

“Esta es una especie de prueba para el tipo de estrategia que necesitamos para poder visualizar una Tierra. Demuestra que un método indirecto sensible a la atracción gravitacional de un planeta puede decirle dónde buscar y cuándo buscar imágenes directas. Así que creo que eso es realmente emocionante”, dice Thayne.

Imágenes directas y detección astrométrica de un planeta gigante gaseoso que orbita una estrella en aceleración por Thayne Currie se publica en línea el 13 de abril de 2023 y en la edición impresa de Science el 14 de abril de 2023.



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La estrella tambaleante encontrada en los datos de Gaia-Hipparcos confirma que alberga un exoplaneta
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