Imagen 1. Descubrimiento de 51 Eri b con el Capturador de Imágenes de Planetas de Gemini en luz cercana al infrarrojo tomada en Diciembre 18 de 2014. La estrella central brillante está casi completamente removida por una mascara de hardware y software que permite la detección de exoplanetas un millón de veces menos brillantes. Créditos: J. Rameau (UdeM) and C. Marois (NRC Herzberg).
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Imagen 2. Una interpretación artística del exoplaneta similar a Júpiter, 51 Eri b, vista en luz cercana al infrarrojo que muestra las calientes capas profundasen su atmósfera brillando a través de las nubes. Debido a su corta edad, este primo cercano de nuestro propio Júpiter aún mantiene su temeperatura caliente y lleva información sobre cómo se formó hace 20 millones de años atrás. Créditos: Danielle Futselaar & Franck Marchis, Instituto SETI.
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El capturador de Imágenes de Planetas de Gemini utiliza un espectrógrafo integral, instrumento capaz de tomar imágenes en multiples longitudes de ondas- o colores – de luz infrarroja simultáneamente, para poder buscar planetas jóvenes con luz propia alrededor de estrellas cercanas. El lado izquiero de la animación muestra las imágenes de GPI de la estrella cercana 51 Eridani en orden de longitud de onda creciente desde 1,5 a 1,8 micrones. Las imágenes han sido procesadas para suprimir la luz del 51 Eridani, revelando el exoplaneta 51 Eridani b (como se indica) el cual es aproximadamente un millón de veces menos brillante que la estrella madre. Las regiones brillantes ubicadas a la izquierda y derecha de la estrella enmascarada son artefactos del algoritmo de procesamiento de imagen, y puden ser distinguidas de las señales astrofísicas reales basándose en su brillo y posición como una función de longitud de onda. El espectro de 51 Eridani b, al lado derecho de la animación, muestra como el brillo del planeta varía como una finción de la longitude de onda. Si la atmósfera fuera enteramente transmisiva, el brillo sería aproximadamente constant como una función de la longitude de onda. No es este el caso para 51 Eridani b, cuya atmósfera contiene tanto agua (H20) como metano (CH4). Acerca del rango spectral de este set de datos de GPI, el agua absorbe fotones entre 1,5 y 1,6 micrones, el metano abosrbe entre 1,6 y 1,8 micrones. Esto lleva a un peak fuerte en el brillo del exoplaneta a 1,6 micrones, longitud de onda en la cual la absorción tanto de agua como de metano es la más débil. Robert De Rosa (UC Berkeley), Christian Marois (NRC Herzberg, Universidad de Victoria).

Comunicado de Prensa del Observatorio Gemini

Para publicación inmediata: Agosto 13, 2015 a las 2:00 pm EDT, 8:00 am HST

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Más allá del descubrimiento y obtención de la imagen de un joven Júpiter, los astrónomos utilizando el Gemini Planet Imager (Captador de Imágenes de Planetas) del Observartorio Gemini (GPI por sus siglas en inglés) han encontrado un mundo recientemente descubierto con detalles sin precedentes. Lo que encontraron es un planeta con cerca de dos veces la masa de Júpiter y el planeta más similar al de nuestro Sistema Solar que alguna vez haya sido captado directamente alrededor de otra estrella.

Conocido como 51 Eridani b, el planeta orbita alrededor de su estrella anfitriona a una distancia cercana a 13 veces la distancia Tierra - Sol (equivalente a estar entre Saturno y Urano en nuestro Sistema Solar), o cerca dos veces la distancia Sol y Jupiter en nuestra planeta solar El sistema se ubica aproximadamente a 100 años luz de distancia. Los datos de Gemini brindan además a los científicos la detección espectroscópica más intensa que se haya logrado de metano en la atmósfera de un planeta fuera de nuestro Sistema Solar, lo cual se añade a sus similitudes con los planetas gigantes de nuestro Sistema Solar.

"Muchos de los astrónomos de exoplanetas han captado antes atmósferas que parecen estrellas muy peculiares" dijo Bruce Macintosh, de la Universidad de Stanford quien lideró la construcción de GPI y ahora lidera la muestra de búsqueda de planetas. "Este es muy parecido a un planeta."

La investigación aparecerá publicada en la versión del 13 de agosto de 2015 en el journal Science (Ciencia).

"Este fantástico resultado es una demostración clara de la increíbe capacidad de captar imágenes en espectroscopía de GPI," aseveró Chris Davis, oficial del programa de la División de Astronomía de la Fundación Nacional de las Ciencias de los Estados Unidos (NSF) quien supervisa el financiamiento del Observatorio Gemini. "Las muestras de exoplanetas ahora posibles de lograr con Gemini, llevarán, sin duda, a un mejor entendimiento del número de las gigantes gaseosas que orbitan estrellas vecinas, las características de sus atmósferas y últimamente la forma en la cual los planetas gigantes como Júpiter y Saturno se formaron."

El descubrimiento es parte del esfuerzo de un equipo mayor para encontrar y caracterizar nuevos planetas denominado el Catálogo de Exoplanetas de GPI (GPIES). La muestra pretende explorar más de 600 estrellas que pudieran albergar sistemas planetarios; hasta ahora han mirado cerca de un ciento de estrellas. "Esto es exactamente el tipo de sistema que anhelabamos descubrir cuando diseñamos GPI", señala James Graham, profesor en la UC Berkeley y Científico del proyecto para GPI.

"GPI es capaz de disectar la luz de los exoplanetas con detalles nunca antes logrados con lo cual ahora podemos caracterizar otros mundos como nunca antes," agrega Christian Marois del Concejo de Investigación Nacional de Canada (NRC). Marois, uno de casi 90 investigadores del equipo, fue pionero en muchas de las estrategias de observación y técnicas de reducción de datos que jugaron un rol crítico en la detección y análisis del nuevo planeta. La luz del planeta es muy pálida – un millón de veces menos brillante que una estrella – pero GPI puede verla con claridad. "El planeta es tan pálido y se ubica tan cercano a su estrella, que es también el primer exoplaneta directamente captado en una imagen que sea totalmente consistente con los modelos de formación de planetas similares con nuestro Sistema Solar", añade Marois.

Por su parte, Fredrik Rantakyro, científico a cargo del instrumento GPI dijo, "Desde niño soñaba con planetas alrededor de otras estrellas, y las posibles vidas que habría en ellas. Como astrónomo, es común trabajar con instrumentos y telescopios magníficos, pero muy pocas veces algo hace palpitar tu corazón más aceleradamente que lo normal. Eso es justamente lo que ocurrió con este sueño convertido en realidad al ser partícipe del descubrimiento de este hermano de nuestro Júpiter".

51 Eridani es joven – apenas tiene 20 millones de años – y esto es exactamente lo que hizo la detección directa del posible planeta. Cuando los planetas se unen, la materia que cae dentro de ellos libera energía y se calienta. En los próximo cientos de millones de años ellos irradian su energía, en su mayoría como luz infrarroja y se enfrían lenta y gradualmente.

Además de ser lo que se supone es el planeta de más baja masa jamás captado en imagen, su atmósfera es muy fría – 430 grados C (800 grados Fahrenheit). También se caracteriza por la señal de metano más potente de la espectroscopía atmosférica, similar al metano denso que domina las atmósferas de planetas de gas gigante en nuestro Sistema Solar.

El Catálogo de Exoplanetas de GPI (GPIES) actualmente ha completado el 20% del total de 600 objetivos designados para observaciones durante la campaña de 3 años de duración. Los objetivos fueron seleccionados por su juventud y cercanía relativa a nuestro Sistema Solar (dentro de aproximadamente 300 años luz). Los resultados de esta muestra serán increíbles, ya que está descubriendo un regimen de masa y separación de exoplanetas que nunca antes habían sido catalogados apropiadamente. Se espera que brinde el primer censo detallado y la demografía de exoplanetas de gas gigante, para encontrar muchos sistemas de multi planetas y realizar caracterización espectral detallada de muchos exoplanetas nuevos.

GPI se llevó a cabo gracias al financiamiento de la NSF y de la asociación internacional de Gemini para apoyar el trabajo del equipo internacional de los Estados Unidos y Canadá. El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore construyó el sistema de óptica adaptiva y trabajó para que calzara con el telescopio de Gemini. Ingenieros del Concejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) diseñaron y construyeron la estructura mecánica óptica de GPI y escribieron un software de control mecánico del más alto nivel. UCLA produjo el espectrógrafo infrarrojo de GPI. El Museo Americano de Historia Natural de Estados Unidos desarrolló las máscaras bloqueadoras de luz solar. JPL fue responsable del sensor de precisión de onda frontal. La Universidad de Montreal, el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial y otros miembros del equipo de GPI produjeron el software de análisis de datos.

Referencia: http://www.sciencemag.org/content/early/2015/08/12/science.aac5891