Orbital motion of 51 Eri b detected between two H-band observations taken with the Gemini Planet Imager in December 2014 and September 2015. From this motion, and additional observations of the system, the team of astronomers confirmed that this point of light below the star is indeed a planet orbiting 51 Eri and not a brown dwarf passing along our line of sight. Credit: Christian Marois & the GPIES team

GPI detection of dust-scattered star light around HD 131835 in H-band linearly polarized intensity. The focal plane mask (filled black circle) was used to block the light from the star (white x). The stronger forward scattering makes the front (NW) side of the disk more apparent. A weaker brightness asymmetry is detected along the major axis with the NE side being brighter than the SW side. By studying resolved images of debris disks, we hope to better understand the giant planet formation and evolution environment. Credit: Christian Marois & the GPIES team

El Rastreo del Captador de Imágenes de Planetas de Gemini (GPIES) es un ambicioso proyecto de tres años dedicado a captar imágenes de jóvenes Júpiter y discos de desechos alrededor de las estrellas cercanas, utilizando el instrumento GPI instalado en el telescopio de Gemini Sur en Chile. El 12 de noviembre, en la versión 47 de la reunión anual de la División para Ciencias Planetarias de la Sociedad Americana de Astronomía (AAS por sus siglas en inglés) realizada en Washington DC, Franck Marchis, Presidente de la Dirección de Investigaciones de Exoplanetas del SETI y científico involucrado en el proyecto desde el año 2004, reportó el status del rastreo, enfatizando algunos descubrimientos realizados en su primer año.

Encabezado por Bruce Macintosh de la Universidad de Stanford, el rastreo comenzó hace un año y ya ha sido altamente exitoso, con numerosos descubrimientos ya publicados en los journals revisados por sus pares.

“Este tremendo rastreo está observando a 600 estrellas jóvenes para buscar principalmente dos cosas: planetas gigantes orbitándolos y discos de desechos cósmicos. En nuestro primer año, ya hemos descubierto que GPI fue diseñado para descubrir un joven Júpiter en órbita alrededor de una estrella cercana,” dijo Marchis. Este descubrimiento fue anunciado en un artículo publicado en la revista Science del 28 de octubre del 2015 con una lista impresionante de ochenta y ocho autores de treinta y nueve instituciones localizadas en America del Norte y del Sur. “Esto es lo mejor de la astronomía moderna”, dijo Marchis. “Estos grandes proyectos reúnen la energía y creatividad de muchos grupos distintos de investigadores de varias instituciones, permitiéndoles considerar diferentes estrategias para mejorar la eficiencia del instrumento y su logro científico.”

El rastreo fue lanzado oficialmente en noviembre de 2014. Ocho runs de observación permitieron estudiar aproximadamente 160 objetivos, o un cuarto de la muestra. Sin embargo, otras partes del rastreo parecen un poco más frustrantes. Debido a la incipiente presencia de El Niño, el clima en Chile es peor de lo esperado, con nubes, lluvias, nieve y turbulencia atmosférica demasiado severa incluso para que GPI pudiera arreglarla. Desde finales de junio, de las 20 noches finales que los miembros del equipo pasaron en el telescopio, sólo pudieron conseguir unas pocas horas de datos de gran calidad. Independiente de esta pérdida, por la cual el equipo obviamente no tenía control alguno, ellos ya habían publicado investigaciones revisadas por pares en el ultimo año. Dos de esos descubrimientos son descritos abajo.

Los datos de GPI han revelado que 51 Eri b, el exoplaneta tipo Júpiter recién descubierto cercano a la estrella 51 Eridani, posee, de hecho, una atmósfera de metano y agua y pareciera tener una masa dos veces más que la que tiene Júpiter. El equipo ha continuado observando este sistema planetario y las observaciones registradas el 1 de septiembre del 2015 son las más consistentes con un planeta orbitando a 51 Eri y no a una enana marrón que pasa por sobre nuestra línea de visión.

“Gracias a la increíble precisión de GPI, podemos demostrar que las probablidades que 51 Eri b sea en realidad una enana marrón alineada con su estrella, son sumamente pequeñas. De hecho es cinco veces más probable que este año me llegue un rayo a que datos futuros muestren que no es un planeta orbitando 51 Eri”, dijo Eric Nielsen, estudiante de post doctorado en el Instituto SETI y uno de los autores de una investigación recientemente aceptada para su publicación en el The Astrophysical Journal Letters. Sarah Blunt, también autora de este estudio, del SETI Experiencia de Investigación para Estudiantes de Licenciatura, analizó el movimiento de 51 Eri b y encontró que calzaba completamente con un planeta en una órbita de aproximadamente 40 años orbitando alrededor de su estrella madre.

El equipo también descubrió y capturó imágenes de discos y desecho de polvo alrededor de varias estrellas. Los astrónomos creen que éstos son sistemas planetarios que aún están formando sus planetas. Algunos tienen estructuras complejas porque albergan planetas y fragmentos de materiales asteroidales y cometarios que formaron aquellos planetas. Un sistema como ese es HD 131835: una estrella masiva de 15 millones de años de edad que fue localizada a 400 años luz de distancia de la Tierra. Usando las capacidades de alto contraste de GPI, el equipo captó este disco por primera vez en la luz cercana al infrarrojo en mayo de 2015.

“El disco muestra diferente morfología cuando es observado en distintas longitudes de ondas. A diferencia del disco extendido previamente captado en emisión termal, nuestras observaciones con GPI muestran un disco que tiene una estructura tipo anillo, lo cual indica que los grandes granos son distribuidos de manera distinta que los más pequeños. A eso se suma, que descubrimos una asimetría en el disco a lo largo de su eje. El motivo que provoca que este disco sea asimétrico es sujeto de investigación constante”, señaló Li-Wei Hung, un estudiante egresado del Departamento de Física y Astronomía de UCLA y autor líder del artículo enviado al The Astrophysical Journal Letters. Si bien asimetrías como la vista en el sistema pueden deberse a la influencia gravitacional de un planeta no visto, mayores detalles de estudios observacionales podrían confirmar algún día su existencia.

Ahora que el rastreo GPIES entra a su segundo año, estamos colaborando con el Observatorio Gemini para continuar mejorando el instrumento. El espejo primario del telescopio de Gemini Sur fue recientemente recubierto con plata para mejorar la reflectividad y el instrumento GPI fue equipado con un nuevo sistema de enfriado para optimizar su trabajo. “La contínua colaboración entre el Observatorio Gemini y GPIES ha funcionado bastante bien. Estamos aprendiendo mucho acerca de cómo funciona en el campo e interactúa con la atmósfera y estamos trabajando para hacer de GPI un mejor instrumento para ver objetos más pálidos y planetas más cercanos,” señaló Bruce Macintosh, investigador principal del proyecto y profesor de la Universidad de Stanford.