Los jóvenes planetas muerden el polvo.
Estos remolinos anaranjados de polvo son instantáneas de la colección más grande de imágenes nítidas y detalladas de discos de escombros polvorientos alrededor de estrellas jóvenes, publicadas esta semana por un grupo internacional de astrónomos. Las imágenes, capturadas por el telescopio Gemini South de 8 metros con el Gemini Planet Imager, ilustran la variedad de formas y tamaños que los sistemas estelares pueden tomar durante su infancia. Inesperadamente, la mayoría de estos sistemas muestran evidencia de formación de planetas.
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| Seis discos circunestelares seleccionados de la muestra más grande de 26 discos obtenidos con el telescopio Gemini South en Chile usando el Gemini Planet Imager (GPI). Estas imágenes resaltan la diversidad de formas y tamaños que estos discos pueden tomar y muestran los alcances exteriores de los sistemas estelares en sus años de formación. Crédito: Observatorio Internacional de Géminis / NOIRLab / NSF / AURA / T. Esposito (UC Berkeley) Procesamiento de imágenes: Travis Rector (Universidad de Alaska Anchorage), Mahdi Zamani y Davide de Martin. |
Estos notables retratos de discos polvorientos son una selección de 26 nuevas imágenes de discos de escombros obtenidas por Gemini Planet Imager (GPI) en el Observatorio internacional Gemini, un programa del NOIRLab de NSF. Estas imágenes resaltan la diversidad de formas y tamaños que estos discos pueden tomar y muestran los alcances externos de los sistemas exoplanetarios en sus años de formación. Las jóvenes estrellas fotografiadas, que van desde decenas de millones hasta algunos cientos de millones de años, están en la edad ideal para establecerse y elevar planetas. Los planetas en formación esculpen el disco de polvo y dejan huecos y deformaciones que son pistas indirectas de su existencia y movimiento.
Si bien los discos de escombros se han fotografiado antes, esta nueva cohorte de 26 discos representa una de las muestras más grandes que se fotografiarán con una calidad de datos altamente uniforme. Esto permite una comparación detallada de las observaciones, un avance único en los estudios de disco de escombros. Trece de los discos forman un laboratorio natural perfecto, todos pertenecientes a la asociación estelar Scorpius-Centaurus, aproximadamente a 400 años luz de la Tierra. El grupo de estrellas, que nacieron en la misma región aproximadamente al mismo tiempo, permite a los astrónomos comparar las arquitecturas de una variedad de sistemas planetarios jóvenes que se desarrollan en diferentes condiciones.
GPI pudo capturar estos discos polvorientos con la ayuda de una ingeniosa ingeniería astronómica. GPI es sensible a la polarización de la luz, lo que le permite distinguir la luz dispersa de polvo, que está polarizada, de la luz no polarizada que emana de las estrellas. Esto le da a GPI la capacidad impresionante de mejorar el contraste de imágenes y capturar discos que son 10 millones de veces más débiles que sus estrellas principales. Sin embargo, medir la polarización es solo uno de los trucos de GPI: el instrumento también explota un coronógrafo y una óptica adaptativa para aprovechar al máximo sus observaciones [1] [2].
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| El sistema de GeMS/GSAOI es un enfoque revolucionario a la óptica adaptativa en astronomía. La técnica testea la estructura de turbulencia en la atmósfera en distintos niveles y luego utiliza una técnica similar a la tomografía médica para reproducir una instantánea en tres dimensiones sobre cómo la atmósfera está distorsionando la luz estelar. Luego, esto es utilizado para dar forma a una serie de espejos deformables que van a eliminar esta distorsión. Todo esto ocurre alrededor de 1.000 veces por segundo. En el cielo, en la parte superior izquierda del domo, flotando como fragmentos desapegados de la Vía Láctea, yacen la Gran y Pequeña Nube de Magallanes. Estas nebulosas brillantes son en realidad galaxias enanas irregulares acompañantes de nuestra galaxia distantes a poco menos de 200.000 años-luz. Gemini dedica esta imagen a la memoria de Vincent Fesquet, quien trabajó incansablemente para hacer que el sistema de estrella guía láser de Gemini Sur funcionara eficiente y confiablemente. |
La precisión de GPI se debe en gran parte a su posición en el telescopio Gemini South de 8 metros en Cerro Pachón en Chile. Las condiciones secas, la gran altitud y los cielos oscuros son perfectos para la investigación astronómica de vanguardia. Al combinar esta exquisita ubicación con un poco de ingenio ingenieril, GPI puede capturar imágenes tan nítidas como las del Hubble Space Telescope, y detectar objetos hasta tres veces más cerca de las estrellas anfitrionas [3].
Las capacidades de observación de primer nivel de GPI permitieron este trabajo, parte de la Encuesta de Exoplanetas Gemini Planet Imager (GPIES), una búsqueda de 4 años de luz emitida por planetas gaseosos gigantes que orbitan alrededor de 500 de las estrellas más jóvenes cerca del Sol. Además de duplicar el número de discos de escombros fotografiados en esta alta resolución, la encuesta descubrió seis exoplanetas gigantes y cuatro enanas marrones. Las encuestas como GPIES son una manera perfecta de seleccionar objetivos para la próxima generación de telescopios espaciales y terrestres.
“El programa de instrumentos Gemini continúa brindando oportunidades científicas únicas. Esta combinación de GPI montada sobre un gran telescopio terrestre está brindando nuevos y emocionantes detalles sobre el proceso de cómo se forman los planetas ”, dijo Martin Still, Gerente del Programa NSF para la asociación del Observatorio Gemini.
La encuesta GPIES concluyó en 2019, pero la inversión y la capacidad técnica de Gemini Planet Imager continuarán con una actualización del hardware de GPI para mejorar su resolución y sensibilidad [4]. El nuevo "GPI 2.0" está programado para una futura instalación en Gemini North en la cima de Maunakea en Hawai‘i, donde buscará más exoplanetas y discos de escombros en los cielos menos observados del hemisferio norte. GPI 2.0 también continuará el trabajo de explorar objetivos para la próxima generación de misiones de exoplanetas, preparando el escenario para nuevas ideas sobre el misterio de la formación de planetas.
Notas.
[1] Las coronagrafías son dispositivos que bloquean la luz que proviene directamente de una estrella central, lo que permite ver el disco débil. La presencia del coronógrafo GPI se puede inferir del visible círculo negro en el centro de estas imágenes.
[2] Adaptive Optics es una técnica astronómica de vanguardia que utiliza espejos deformables para corregir el desenfoque y las distorsiones causadas por la turbulencia en la atmósfera de la Tierra.
[3] El coronógrafo GPI bloquea una región más pequeña alrededor de la estrella y suprime mejor el ruido en pequeñas separaciones angulares de la estrella, en comparación con el coronógrafo HST.
[4] La actualización a GPI está financiada por NSF y por la Fundación Heising-Simons.
Más información.
Esta investigación fue presentada en el documento Debris Disk Results de la Campaña de Imágenes Polarimétricas de la Encuesta de Imágenes Exoplanetas Gemini Planet Imager para aparecer en The Astrophysical Journal, enlace artículo.
El equipo está compuesto por Thomas M. Esposito (Universidad de California, Berkeley), Paul Kalas, (Universidad de California, Berkeley, Instituto SETI y Fundación para Investigación y Tecnología - Hellas), Michael P. Fitzgerald (Universidad de California, Los Ángeles), Maxwell A. Millar-Blanchaer (miembro del Hubble de la NASA en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA), Gaspard Duchêne (Universidad de California, Berkeley y la Universidad Grenoble Alpes), Jennifer Patience (Universidad del Estado de Arizona), Justin Hom (Universidad del Estado de Arizona), Marshall D. Perrin (Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial), Robert J. De Rosa (Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas), Eugene Chiang (Universidad de California, Berkeley), Ian Czekala (Miembro del Programa de Becas de la NASA Hubble Sagan Fellow en la Universidad de California , Berkeley), Bruce Macintosh (Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas y Cosmología), James R. Graham (Universidad de California, Berkeley), Megan Ansdell (Universidad de California, Berkeley), Pauline Arriaga (U Universidad de California, Los Ángeles), Sebastian Bruzzone (Universidad del Oeste de Ontario), Joanna Bulger (Observatorio Pan-STARRS), Christine H. Chen (Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial), Tara Cotton (Universidad de Georgia), Ruobing Dong (Universidad de Victoria), Zachary H. Draper (Universidad de Victoria y Consejo Nacional de Investigación de Canadá), Katherine B. Follette (Amherst College), Li-Wei Hung (Universidad de California, Los Ángeles), Ronald López (Universidad de California, Los Ángeles), Brenda C. Matthews (Consejo Nacional de Investigación de Canadá y Universidad de Victoria), Johan Mazoyer (Miembro del Hubble de la NASA en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA), Stan Metchev (Universidad de Ontario Occidental y Universidad de Stony Brook), Julien Rameau (Universidad de Montréal), Bin Ren (Universidad Johns Hopkins e Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial), Malena Rice (Universidad de Yale), Inseok Song (Universidad de Georgia), Kevin Stahl (Universidad de California, Los Ángeles), Jason Wang (Instituto de California de Tecnología y Universidad de California, Berkeley), Schuyler Wolff (Universidad de Leiden), Ben Zuckerman (Universidad de California, Los Ángeles), S. Mark Ammons (Laboratorio Nacional Lawrence Livermore), Vanessa P. Bailey (Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA), Travis Barman (Universidad de Arizona), Jeffrey Chilcote (Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas y Universidad de Notre Dame), Rene Doyon (Universidad de Montreal), Benjamin L. Gerard (Universidad de Victoria y Consejo Nacional de Investigación de Canadá), Stephen J Goodsell (Observatorio Gemini), Alexandra Z. Greenbaum (Universidad de Michigan), Pascale Hibon (Observatorio Gemini), Sasha Hinkley (Universidad de Exeter), Patrick Ingraham (Observatorio Vera C. Rubin), Quinn Konopacky (Universidad de California San Diego). ), Jérôme Maire (Universidad de California en San Diego), Franck Marchis (Instituto SETI), Mark S. Marley (Centro de Investigación Ames de la NASA), Christian Marois (Universidad de Victoria y Consejo Nacional de Investigación de Canadá), Eric L. Nielsen (Instituto SETI e Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas y Cosmología), Rebecca Oppenheimer (Museo Americano de Historia Natural), David Palmer (Laboratorio Nacional Lawrence Livermore), Lisa Poyneer (Laboratorio Nacional Lawrence Livermore), Laurent Pueyo (Ciencia del Telescopio Espacial) Instituto), Abhijith Rajan (Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial), Fredrik T. Rantakyrö (Observatorio Gemini), Jean-Baptiste Ruffio (Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas), Dmitry Savransky (Universidad de Cornell), Adam C. Schneider (Universidad Estatal de Arizona) ), Anand Sivaramakrishnan (Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial), Rémi Soummer (Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial), Sandrine Thomas (Observatorio Vera C. Rubin) y Kimberly Ward-Duong (Colegio Amherst).
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• Publicado en Gemini Observatory el 24 de junio del 2020, enlace publicación.
