Fotografiar objetos débiles cerca de estrellas brillantes es increíblemente difícil. Sin embargo, al combinar datos del telescopio espacial Gaia de la ESA con el instrumento GRAVITY de ESO en Tierra, los científicos lograron precisamente eso. Tomaron las primeras fotografías de las oscuras compañeras de ocho estrellas luminosas, hasta ahora invisibles. La técnica abre la tentadora posibilidad de capturar imágenes de planetas que orbitan cerca de sus estrellas anfitrionas.
¿Alguna vez has intentado tomar una fotografía de una luciérnaga junto a una farola brillante? Lo más probable es que todo lo que veas en tu instantánea sea el resplandor del poste de luz. Este es el mismo problema al que se enfrentan los astrónomos que persiguen estrellas o planetas pequeños y débiles junto a una estrella brillante.
Para abordar el problema, un equipo internacional de astrónomos dirigido por Thomas Winterhalder, científico del Observatorio Europeo Austral (ESO), empezó a buscar en el catálogo elaborado por Gaia, que enumera cientos de miles de estrellas que se sospecha que tienen una compañera.
Aunque los objetos compañeros no son lo suficientemente brillantes como para ser vistos directamente por Gaia, su presencia provoca pequeñas oscilaciones en las trayectorias de las estrellas anfitrionas más luminosas, que sólo Gaia puede medir.
En el catálogo de órbitas estelares de Gaia, el equipo identificó ocho estrellas a las que apuntará GRAVITY, el avanzado interferómetro de infrarrojo cercano del Very Large Telescope de ESO, en Cerro Paranal, Chile. GRAVITY combina luz infrarroja de diferentes telescopios para captar pequeños detalles en objetos débiles, en una técnica llamada interferometría. La investigación se publica en la revista Astronomy & Astrophysics.
Bote
Gracias al ojo excepcionalmente agudo y sensible de GRAVITY, el equipo captó la señal luminosa de los ocho compañeros predichos, siete de los cuales eran desconocidos anteriormente. Tres de las compañeras son estrellas muy pequeñas y débiles, mientras que las otras cinco son enanas marrones. Se trata de objetos celestes situados entre los planetas y las estrellas: más masivos que los planetas más pesados, pero más ligeros y débiles que las estrellas más ligeras.
Una de las enanas marrones detectadas en este estudio orbita su estrella anfitriona a la misma distancia que la Tierra del sol. Esta es la primera vez que se puede capturar directamente una enana marrón tan cerca de su estrella anfitriona.
«Hemos demostrado que es posible capturar una imagen de un compañero débil, incluso cuando orbita muy cerca de su brillante anfitrión», explica Thomas. «Este logro resalta la notable sinergia entre Gaia y GRAVITY. Sólo Gaia puede identificar sistemas tan estrechos que albergan una estrella y una compañera ‘oculta’, y luego GRAVITY puede tomar el control para obtener imágenes del objeto más pequeño y más débil con una precisión sin precedentes».
En un estudio anterior, los astrónomos utilizaron datos de Gaia y un observatorio terrestre diferente para capturar la imagen de un exoplaneta gaseoso gigante. Este planeta orbita su estrella anfitriona a aproximadamente 17 veces la distancia de la Tierra al Sol, trazando un ángulo en el cielo considerablemente más amplio que la separación típica de los compañeros fotografiados por GRAVITY en este nuevo resultado.
Los pequeños compañeros inferidos de las observaciones de Gaia suelen encontrarse en pequeños ángulos de separación de unas pocas docenas de milisegundos de arco, aproximadamente del tamaño de una moneda de un euro vista desde una distancia de 100 kilómetros.
«En nuestras observaciones, los datos de Gaia actúan como una especie de señal», continúa Thomas. «La parte del cielo que podemos ver con GRAVITY es muy pequeña, por lo que necesitamos saber dónde mirar. Las incomparables y precisas mediciones de Gaia de los movimientos y posiciones de las estrellas son esenciales para apuntar nuestro instrumento en la dirección correcta en el cielo. «
Equipo soñado
La complementariedad de Gaia y GRAVITY va más allá del uso de los datos de Gaia para planificar observaciones de seguimiento y permitir detecciones. Combinando los dos conjuntos de datos, los científicos pudieron «pesar» los objetos celestes individuales por separado y diferenciar la masa de la estrella anfitriona y la de su compañera respectiva.
GRAVITY también midió el contraste entre la estrella compañera y anfitriona en una variedad de longitudes de onda en el infrarrojo. Combinado con las estimaciones de la masa, este conocimiento permitió al equipo evaluar la edad de los compañeros.
Sorprendentemente, dos de las enanas marrones resultaron ser menos luminosas de lo que cabría esperar dado su tamaño y edad. Una posible explicación para esto podría ser que los propios enanos tienen un compañero aún más pequeño.
A la caza de exoplanetas
Habiendo demostrado el poder del conjunto Gaia-GRAVITY, los científicos ahora esperan rastrear posibles planetas compañeros de las estrellas enumeradas en el catálogo de Gaia.
«La capacidad de descubrir los pequeños movimientos de pares cercanos en el cielo es exclusiva de la misión Gaia. El próximo catálogo, que estará disponible como parte de la cuarta publicación de datos (DR4), contendrá una colección aún más rica de estrellas con compañeras potencialmente más pequeñas», comenta Johannes Sahlmann, científico de Gaia de la ESA.
«Este resultado abre nuevos caminos en la búsqueda de planetas en nuestra galaxia y nos promete vislumbrar nuevos mundos distantes».
Con información de arXiv
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