Dos ojos para cazar masas de planetas perdidos: cielo y telescopio

¿Cómo podemos medir las masas de los planetas que flotan libremente alrededor de nuestra galaxia? Un nuevo estudio identifica un enfoque que combina el poder de dos próximas misiones.

planeta pícaro
Impresión artística de un exoplaneta gigante gaseoso que ha sido expulsado de su sistema estelar y ahora no tiene anfitrión. [NASA/Caltech]
NASA/Caltech

Encontrar planetas invisibles

La mayoría de los exoplanetas que hemos encontrado hasta ahora se han basado en las mediciones de sus estrellas anfitrionas, ya sea a través de caídas en la luz de la estrella anfitriona cuando el planeta pasa por delante (detecciones de tránsito), o a través del movimiento de las líneas en el espectro de la estrella anfitriona causado por el planeta. tirón gravitacional (detecciones de velocidad radial). Pero los planetas que flotan libremente no tienen anfitriones y, por lo tanto, son efectivamente invisibles, ya que no emiten mucha luz por sí mismos. Para encontrar a estos pícaros, confiamos en otro método: microlente gravitacional.

Microlente gravitacional
Un diagrama de cómo se detectan los planetas a través de microlentes gravitacionales. En este caso, el planeta está en órbita alrededor de una estrella lente en primer plano, pero este mismo diagrama también se puede aplicar a un planeta que flota libremente actuando solo como lente. Click para agrandar.
NASA

En la microlente, la masa de un planeta en primer plano que pasa, ya sea flotando libremente o unido a una estrella anfitriona, puede actuar como una lente, enfocando gravitacionalmente brevemente la luz de una estrella de fondo detrás de él. Como resultado, la estrella de fondo se ilumina temporalmente (en escalas de tiempo de quizás segundos a años) en nuestras observaciones. Aunque nunca directamente ver el planeta en primer plano, podemos inferir su presencia por el pico en el brillo de la estrella de fondo.

Masas de Parallax

Por sí misma, una observación de microlente generalmente no puede decirnos sobre la masa de un planeta que flota libremente; esto se debe a que la escala de tiempo de un evento de iluminación depende tanto de la masa de la lente y en el movimiento propio relativo entre la fuente de fondo y el planeta de lente de primer plano.

Pero, ¿si pudiéramos observar simultáneamente un evento de microlente desde dos lugares diferentes, separados por una distancia lo suficientemente grande? Entonces, el paralaje nos permitiría romper esa degeneración: las diferencias en el brillo máximo y su sincronización en las dos ubicaciones nos permitirían calcular tanto la velocidad de la lente en relación con la fuente y la masa del planeta.

Puntos de vista en el espacio

¿Dónde encontramos dos ojos sensibles ubicados lo suficientemente separados para hacer este trabajo? ¡En el espacio, por supuesto!

PRIMERO
Ilustración del telescopio WFIRST de la NASA.
NASA

de la NASA Telescopio de exploración de infrarrojos de campo amplio (WFIRST) está programado para su lanzamiento a mediados de la década de 2020, y uno de los principales objetivos de su misión es realizar imágenes de campo amplio que puedan permitir la detección de cientos de planetas que flotan libremente, y muchos planetas enlazados adicionales, a través de microlentes.

En cuanto al segundo ojo, los científicos Etienne Bachelet (Observatorio de Las Cumbres) y Matthew Penny (Universidad Estatal de Ohio) proponen que el próximo misión euclides es exactamente lo que necesitamos. Euclid, que se lanzará en 2022, tendrá capacidades de imagen de campo amplio similares a las de WFIRST, y podrá realizar mediciones de paralaje de microlente complementarias siempre que los dos satélites estén separados por 100 000 km o más.

Hacer uso de las brechas

1656838328 819 Dos ojos para cazar masas de planetas perdidos cielo y
Ilustración artística de la misión Euclid de la Agencia Espacial Europea.
ESA / C. Carreau

Aunque el objetivo científico principal de Euclid es estudiar la energía oscura y la materia oscura, Bachelet y Penny demuestran que una inversión modesta del tiempo de observación de Euclid (aproximadamente 60 días durante su misión principal y otros 60 días durante su misión extendida) durante los intervalos de programación sería suficiente. para obtener las masas de 20 planetas que flotan libremente y muchos más planetas enlazados.

entonces que estamos esperando ‘ ¡Vamos a aprender más sobre los planetas rebeldes que se escabullen a través de nuestra galaxia!

Citación
«WFIRST y EUCLID: Habilitación de la medición de paralaje de microlente desde el espacio», Etienne Bachelet y Matthew Penny 2019 ApJL 880 L32. doi:10.3847/2041-8213/ab2da5


Esta publicación apareció originalmente en AAS Novaque presenta los aspectos más destacados de la investigación de las revistas de la Sociedad Astronómica Estadounidense.

Deja un comentario