Primeras imágenes de la cámara más poderosa del mundo para la detección de exoplanetas

Luego de casi diez años de desarrollo, construcción y testeo, el instrumento más avanzado del mundo para captar de forma directa imágenes de planetas alrededor de otras estrellas ya está funcionando.

Denominado el Gemini Planet Imager, o Capturador de Imágenes Planetarias Gemini (GPI), es el más avanzado de su tipo en el mundo y fue diseñado específicamente para obtener imágenes de exoplanetas muy tenues, cercanos a estrellas brillantes, y sondear la composición atmosférica de los mismos. También será muy útil para estudiar los discos de acreción de gas y polvo que rodean a las estrellas jóvenes durante la etapa de formación de los sistemas planetarios.

Las observaciones iniciales o “primera luz” con el GPI fueron realizadas durante noviembre de 2013, apuntando el equipo a sistemas planetarios previamente conocidos, como el existente en torno a la estrella Beta Pictoris, del cual se obtuvo el primer espectro del planeta denominado Beta Pictoris b.

La primera imagen obtenida por el Gemini Planet Imager muestra a Beta Pictoris b, un planeta orbitando alrededor de la estrella Beta Pictoris, cuyo disco es bloqueado mediante un coronógrafo para que su brillo no interfiera con la luz proveniente del planeta, mucho más tenue. Además de la imagen, el GPI permite obtener el espectro de cada pixel en el campo visual, lo que permite estudiar el exoplaneta y los componentes de su atmósfera en gran detalle. Créditos: Observatorio Gemini/C. Marois/NRC Canadá.

“Incluso estas imágenes de primera luz son casi diez veces mejores que las que obteníamos con la generación anterior de instrumentos. En un minuto, estamos viendo planetas que normalmente nos llevaba una hora detectar”, declaró el astrónomo Bruce Macintosh, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, Estados Unidos, que lideró el equipo a cargo de la construcción del Gemini Planet Imager.

Los astrónomos también utilizaron el modo de polarización del instrumento, que permite detectar la luz estelar dispersada por partículas muy pequeñas, para estudiar un tenue anillo de polvo que orbita alrededor de la estrella HR4796A. Con los instrumentos anteriores solamente podían observarse los bordes del anillo, pero el GPI permitió al equipo de observación detectar la circunferencia completa del mismo.

Otra de las imágenes iniciales del Gemini Planet Imager muestra la luz dispersa por un disco de polvo que rodea a la estrella HR4796A. Los astrónomos piensan que ese anillo está formado por asteroides o cometas que sobrevivieron a la etapa de formación planetaria; algunos creen que el borde más agudo del anillo está definido por un exoplaneta aún no descubierto. La imagen de la izquierda, en luz normal (con una longitud de onda de 1.9 a 2.1 micrones), muestra el disco de polvo y la luz residual de la estrella central dispersa por la turbulencia atmosférica de la Tierra. La imagen de la derecha muestra solamente luz polarizada. La luz estelar restante no está polarizada, y por tanto fue removida. La luz del borde más lejano del disco, en cambio, está fuertemente polarizada y se dispersa en dirección a nosotros. Créditos: Observatorio Gemini/M. Perrin/Instituto Científico del Telescopio Espacial.

El GPI recibe su nombre por haber sido instalado en uno de los telescopios ópticos más grandes del mundo, el Gemini Sur, de 8,1 metros de diámetro, ubicado cerca de la cima del Cerro Pachón, en la zona central de Chile. Un telescopio similar, denominado Gemini Norte, está instalado cerca de la cima del volcán Mauna Kea, en Hawaii. Ambos observatorios son operados por un consorcio de seis países, que incluye a los Estados Unidos, Canadá, Chile, Australia, Brasil y Argentina.

Imágenes comparativas de Europa, el satélite de Júpiter. A la izquierda, un mapa de sus características superficiales de albedo, generado a partir de las observaciones realizadas in situ por las sondas Galileo, Voyager 1 y Voyager 2. A la derecha, una imagen obtenida por el Gemini Planet Imager en tres longitudes de onda cercanas al infrarrojo. Si bien el instrumento no está diseñado específicamente para obtener imágenes de objetos "extendidos" como éste, sus observaciones podrían permitir el seguimiento de alteraciones en la superficie de los satélites de Júpiter o fenómenos atmosféricos en Titán, la luna de Saturno. Créditos: Observatorio Gemini/M. Perrin/STScI/F. Marchis/SETI Institute. — Imágenes comparativas de Europa, el satélite de Júpiter. A la izquierda, un mapa de sus características superficiales de albedo, generado a partir de las observaciones realizadas in situ por las sondas Galileo, Voyager 1 y Voyager 2. A la derecha, una imagen obtenida por el Gemini Planet Imager en tres longitudes de onda cercanas al infrarrojo. Si bien el instrumento no está diseñado específicamente para obtener imágenes de objetos “extendidos” como éste, sus observaciones podrían permitir el seguimiento de alteraciones en la superficie de los satélites de Júpiter o fenómenos atmosféricos en Titán, la luna de Saturno. Créditos: Observatorio Gemini/M. Perrin/STScI/F. Marchis/SETI Institute.

Durante el 2014 el GPI comenzará a realizar un estudio a gran escala, observando 600 estrellas jóvenes para determinar si tienen planetas a su alrededor. Mientras tanto, los astrónomos también observarán otros temas de interés, como los discos de formación de nuevos sistemas planetarios, y las emisiones de polvo de estrellas masivas a punto de morir.

Dado que el GPI es un instrumento basado en la superficie terrestre, la luz de los exoplanetas que observa debe atravesar la turbulencia atmosférica de nuestro planeta, lo cual le impide detectar cuerpos de un tamaño menor al de Júpiter, a pesar de que el telescopio Gemini Sur cuenta con sistemas avanzados de óptica adaptativa que reducen al mínimo esa interferencia. Por eso, los científicos que desarrollaron el instrumento ya están pensando en el uso de tecnología similar en futuros telescopios espaciales.