Astrónomos compiten para capturar la imagen de un exoplaneta cerca de una estrella

El planeta AF Lep b es un hito mundial. En 2023, fue el planeta de menor masa fuera de nuestro sistema solar en ser observado directamente y cuya masa se midió mediante astrometría. Se trata de una técnica que traza los movimientos sutiles de una estrella anfitriona a lo largo de muchos años para obtener información sobre sus compañeros en órbita, incluidos los planetas.

Ahora, AF Lep b es el planeta de menor masa con la menor separación angular (es decir, lo cerca que está de su estrella anfitriona visto desde la Tierra) que ha sido observado directamente por el telescopio espacial James Webb (JWST). Los resultados se publicaron recientemente en The Astrophysical Journal Letters.

Con 23 millones de años, AF Lep b es un gigante gaseoso relativamente joven (a modo de comparación, Júpiter tiene 4.600 millones de años). Esto lo hace brillante y, por lo tanto, un gran candidato para observar. Sin embargo, el equipo que deseaba aprender más sobre el planeta (dirigido por los estudiantes de posgrado Kyle Franson de la Universidad de Texas en Austin y William Balmer de la Universidad Johns Hopkins) tuvo que correr contrarreloj para capturarlo. Esto se debe a que se está acercando a su estrella anfitriona en su órbita. Cuanto más se acerque, más difícil será observarlo.

«AF Lep b está justo en el límite interior de lo detectable. Aunque es extraordinariamente sensible, JWST es más pequeño que nuestros telescopios más grandes en la Tierra», explicó Franson. «Y estamos observando en longitudes de onda más largas, lo que tiene el efecto de hacer que los objetos se vean más borrosos. Se vuelve difícil separar una fuente de la otra cuando aparecen tan cerca una de la otra».

Además, JWST utiliza un coronógrafo para observar planetas cerca de sus estrellas. Se trata de una herramienta que bloquea la luz de la estrella para que se puedan ver los objetos cercanos. En la separación angular de AF Lep b de su estrella, el coronógrafo bloquea más del 90% de la luz del planeta. A medida que el planeta se acerca a su estrella, se bloqueará cada vez más su luz.

«La opinión generalizada es que el JWST es más sensible a los planetas de menor masa en órbitas amplias que las instalaciones terrestres, pero antes de su lanzamiento no estaba claro si sería competitivo en separaciones pequeñas», dijo Brendan Bowler, astrónomo de la UT y coautor del estudio. «Realmente estamos llevando la instrumentación al límite».

El AF Lep b tarda unos 25 años en orbitar su estrella. Aunque en teoría los astrónomos podrían capturar una imagen del mismo al otro lado de la estrella cuando vuelva a ser visible, podría pasar más de una década antes de que eso sea una posibilidad.

Para asegurarse de no perder esta oportunidad, el equipo solicitó (y recibió) el Tiempo Discrecional del Director. Este es el tiempo en el telescopio que se reserva para observaciones críticas y sensibles al tiempo. Es competitivo recibir propuestas para recibir tiempo de observación en el JWST, y aún más bajo esta designación especial.

«Este es el primer programa de Tiempo Discrecional del Director dirigido por estudiantes de posgrado», dijo Bowler. «Y es uno de los pocos en el campo de los exoplanetas».

«Es increíble que dos estudiantes de posgrado puedan aprovechar todas estas increíbles innovaciones tecnológicas», añadió Laurent Pueyo, astrónomo del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial y coautor del artículo.

El equipo estaba ansioso por aprender más sobre la atmósfera de AF Lep b, ya que es poco común observar directamente planetas de una masa similar a los gigantes gaseosos de nuestro propio sistema solar. Según sus observaciones, tiene una atmósfera muy activa, con corrientes de convección que mezclan elementos entre sus niveles inferiores y superiores.

«Observamos mucho más monóxido de carbono de lo que esperábamos inicialmente», explicó Balmer. «La única forma de que ese tipo de gas llegue a la atmósfera superior del planeta es con fuertes corrientes ascendentes».

Si bien aprender más sobre AF Lep b es emocionante, la capacidad de hacer estas observaciones es particularmente notable.

«En general, estos datos se obtuvieron durante el segundo año de operaciones del JWST. Hay mucho más por venir», dijo Bowler. «No se trata solo de los planetas que conocemos ahora. También se trata de los planetas que pronto descubriremos. Esto es un anticipo de algunos de los trabajos apasionantes que veremos en los próximos años».

Con información de The Astrophysical Journal Letters