“Primera luz” del Capturador de Imágenes de Planetas de Gemini


Primera Luz del Capturador de Imágenes de Gemini de Beta Pictoris b, un planeta orbitando la estrella Beta Pictoris. Crédito: Christian Marois, NRC Canadá.

Tras casi una década de desarrollo, construcción y prueba, el instrumento más avanzado del mundo para captar directamente imágenes y analizar planetas alrededor de otras estrellas está apuntando hacia el cielo y recolectando luz de mundos distantes.

El instrumento, denominado el Capturador de Imágenes de Planetas de Gemini (GPI), fue diseñado, construido y optimizado para captar imágenes de planetas pálidos cercanos a estrellas brillantes y para probar sus atmósferas. Será una herramienta poderosa para estudiar discos polvorientos de planetas en formación que rodean a estrellas jóvenes. Es el instrumento más avanzado que se ha desplegado en uno de los telescopios más grandes del mundo; el telescopio Gemini Sur de 8 metros en Chile.

“Incluso estas imágenes de primera luz están casi a un factor de 10 veces mejor que la generación previa de instrumentos. En un minuto, estamos viendo planetas que normalmente nos llevaba una hora detectar”, dice Bruce Macintosh del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore quien lideró el equipo que construyó el instrumento.

El GPI detecta radiación infrarroja (calor) de planetas jóvenes como Júpiter en órbitas anchas alrededor de otras estrellas, aquellos equivalentes a los planetas gigantes en nuestro propio sistema solar no mucho después de su formación. Cada planeta que GPI observe puede ser estudiado en detalle.

“La mayoría de los planetas que nosotros conocemos hasta ahora son solo conocidos por métodos indirectos que nos indican que ahí hay un planeta, algo sobre su órbita y masa, pero no mucho más”, señala el Dr. Macintosh. “Con GPI nosotros captamos directamente las imágenes de los planetas alrededor de las estrellas; es un poco como ser capaz de disectar el sistema y realmente zambullirse en los componentes atmosféricos del planeta y sus características”.

GPI hizo sus primeras observaciones el pasado mes de noviembre, durante un debut considerado en extremo estable para un instrumento astronómico del tamaño de un pequeño vehículo que es extraordinariamente complejo. “Este fue uno de los turnos más estables de primera luz que Gemini haya visto alguna vez”, dice Stephen Goodsell, quien dirige el proyecto para el observatorio.

Para las primeras observaciones de GPI, el equipo apuntó a sistemas planetarios previamente observados, incluyendo el bien conocido sistema Beta Pictoris; en el GPI se obtuvo el primer espectro de un muy joven planeta Beta Pictoris b. El equipo de la primera luz también usó el modo único de polarización del instrumento –el cual puede detectar luz estelar desparramada en pequeñísimas partículas- para estudiar un anillo de polvo pálido orbitando la estrella muy joven HR4796. Con previos instrumentos, solo las orillas de este anillo de polvo, (el cual puede ser desecho de una formación planetaria), podían ser vistos, pero con GPI los astrónomos pueden seguir la circunferencia completa del anillo.

Aunque GPI fue diseñado para mirar planetas distantes, también puede observar objetos en nuestro Sistema Solar. Imágenes de prueba de la luna Europa de Júpiter, por ejemplo, permiten a los científicos mapear los cambios en la composición de la superficie del satélite. Las imágenes fueron presentadas el 7 de enero en la reunión 223 de la Sociedad Norteamericana de Astronomía en Washington DC.

“Ver un planeta cerca de una estrella solo un minuto después, fue una maravilla, y vimos esto, apenas la primera semana luego que el instrumento fuera instalado en el telescopio!”, dijo Fredrik Rantakyro, científico de Gemini que trabaja en el instrumento. “Imaginen lo que seremos capaces de hacer una vez que ajustemos y optimicemos completamente su trabajo”.

“Los exoplanetas son extremadamente pálidos y difíciles de observar cerca de una estrella brillante”, dice el científico jefe de GPI, Profesor James R. Graham de la Universidad de California, quien ha trabajado con Macintosh en el proyecto desde sus inicios. GPI puede ver planetas un millón de veces más pálidos que sus estrellas progenitoras. Comúnmente descrito “como tratar de ver una polilla que vuela en círculos bajo una luminaria en la calle a kilómetros de distancia”, los instrumentos usados para capturar imágenes de exoplanetas deben ser diseñados y construidos para “tolerancias máximas”, señala Leslie Saddlemyer de la NRC Herzberg (parte del Consejo de Investigación Nacional de Canadá), quien trabajó como ingeniero de sistemas de GPI. “Cada espejo individual dentro de GPI debe ser emparejado a unas pocas veces el tamaño de un átomo”, agrega Saddlemyer.

“GPI representa un sorprendente logro técnico para el equipo internacional de científicos que pensaron, diseñaron y construyeron el instrumento, al igual que un sello de las capacidades de los telescopios Gemini. Es un paso altamente anticipado y muy merecido hacia el centro de atención del Observatorio”, dice el Dr. Gary Schmidt, a cargo del programa en la Fundación Nacional de las Ciencias de los Estados Unidos (NSF), la cual financió el proyecto junto a los países de la asociación del Observatorio Gemini.

“Después de años de desarrollo y simulaciones y pruebas, es increíblemente emocionante ahora ver las imágenes reales y espectros de exoplanetas observados con GPI. Son simplemente datos estupendos”, dice Marshall Perrin del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial.

“La comunidad entera de exoplanetas está ansiosa para que GPI los encamine a una nueva era de descubrimiento de planetas”, dice la físico y experta en exoplanetas Sara Seager del Instituto de Tecnología de Massachusetts. Seager, quien no está afiliada con el proyecto agrega, “Cada técnica de detección de exoplanetas tiene sus días de apogeo. Primero fue la técnica de velocidad radial (búsqueda de planetas desde la Tierra que dió inicio a este nuevo campo). En segundo lugar fue la técnica de tránsito (conocida como Kepler). Ahora es el turno de la técnica de de búsqueda de planetas con obtención directa de imágenes la que hace olas”, dice.

Imagen de la primera luz del Capturador de Imágenes de Gemini de la luz desparramada por un disco de polvo orbitando la estrella joven HR4796A. Se piensa que este anillo angosto es polvo proveniente de desecho de asteroides o cometas que quedaron trasla formación estelar; algunos científicos han teorizado que la orilla filosa de este anillo se define por un planeta no visto. La imagen de la izquierda (1.9-2.1 micrones) muestra luz normal, incluyendo ambos el anillo de polvo y la luz residual de la estrella central desparramada por la turbulencia en la atmósfera de la Tierra. La imagen de la derecha muestra solo luz polarizada. La luz estelar que queda no es polarizada y por tanto removida de esta imagen. La luz de la punta de atrás del disco es polarizada en gran manera y se desparrama hacia nosotros. Crédito: Marshall Perrin, Instituto del Telescopio Espacial.

En el 2014, GPI comenzará un sondeo a gran escala, observando a 600 estrellas jóvenes para ver qué planetas gigantes las orbitan. GPI también estará disponible para toda la comunidad de Gemini para otros proyectos, que van desde los estudios de discos de formación planetaria hasta emisiones de polvo de estrellas masivas que estén muriendo.

Mirar a través de la turbulenta atmósfera de la Tierra, aunque sea con óptica adaptativa avanzada, permitirá que GPI solo sea capaz de ver planetas del tamaño de Júpiter. Pero tecnología similar se propone para futuros telescopios espaciales.

“Algún día, habrá un instrumento que será muy similar a GPI, en un telescopio en el espacio”, proyecta Macinstosh. “Y las imágenes y espectros que saldrán de ese instrumento mostrarán un pequeño punto azul que será otra Tierra”.

Fotos de GPI y del equipo pueden encontrarse acá.

GPI es un proyecto internacional liderado por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) bajo la supervisión de Gemini, con el Dr. Macintosh como Investigador Principal y el ingeniero de LLNL David Palmer como gerente de proyecto.

Fuente: Gemini

“Primera luz” del Capturador de Imágenes de Planetas de Gemini

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