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Taking extrasolar planet imaging to a new level with vector vortex coronagraphy

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Asistimos a la formación de un planeta gracias a la coronografía de vórtices

Un nuevo dispositivo en el Observatorio Keck, en Hawái, acaba de ofrecer su primera imagen: un planeta en formación en el remolino de gas y polvo alrededor de una estrella joven. Este sistema emplea la última tecnología en coronografía de vórtices para obtener una imagen directa de planetas cercanos a su estrella, algo que antes era imposible.

Investigación fundamental
Espacio

Las estrellas más jóvenes suelen estar rodeadas de un anillo giratorio de polvo y gas conocido como disco protoplanetario. En ocasiones, este material se aglutina, lo que indica que un planeta se está formando. Gracias a la combinación de un equipo de imaginología exclusivo y de gran contraste instalado en el telescopio Keck II junto con unas técnicas de procesamiento de imágenes sofisticadas, un equipo de investigadores de Bélgica y Suecia consiguió obtener imágenes directas de la materia acumulada alrededor de la estrella MWC 758. Desde hace tiempo, los científicos consideraban vital obtener un logro de este calibre en la búsqueda de planetas que orbitan, como nosotros, relativamente cerca de su estrella.

Un montón de exoplanetas

Durante los últimos veinte años, el estudio de los exoplanetas ha producido descubrimientos importantes. Hay más de tres mil exoplanetas confirmados, pero la inmensa mayoría son el resultado de técnicas de imaginología indirecta: la medición de los cambios en la longitud de onda de la luz emitida por la estrella (lo que está provocado por la gravedad del planeta a su alrededor) o la microatenuación del brillo de la estrella cuando el planeta pasa por delante. Obtener imágenes directas es un reto tecnológico mayúsculo: los exoplanetas son un millón de veces menos brillantes que sus estrellas; así que, a su lado, se quedan en nada cuando los observamos desde la tierra. Aunque los grandes telescopios actuales ya han empezado a utilizar técnicas de imaginología de gran contraste, la coronografía actual solo puede detectar planetas «solitarios» que quedan muy lejos de su estrella, con un periodo orbital de más de veinte años. En comparación, todos los planetas rocosos de nuestro sistema solar realizan la órbita en menos de dos años.

Un acercamiento a planetas como la Tierra

El proyecto vortex, financiado con fondos europeos, ha desarrollado nuevos instrumentos de coronografía de vórtices para que los astrónomos puedan ver de cerca lo que ocurre en los planetas con periodos orbitales más cortos. Estos instrumentos perfeccionados ofrecen una imaginología de gran contraste en sistemas planetarios con separaciones angulares en minutos entre el planeta y la estrella. «Las estrellas jóvenes no están cerca de nuestro sistema solar, así que tenemos que mirar más lejos, a otros puntos de la galaxia en los que las estrellas y los planetas parecen estar más cerca. Nuestra tecnología de coronografía de vórtices tiene la capacidad de buscar planetas cerca de estrellas distantes, lo que es imprescindible para coger el momento en el que aún se están formando», explica Olivier Absil, coordinador del proyecto. El secreto tras el éxito de este proyecto reside en las mejoras del proceso de fabricación existente para la máscara de fases de vórtices. Esta parte de la coronografía de vórtices redirige la luz desde los detectores combinando las ondas de luz y cancelándolas. Las máscaras de fase de vórtices son microestructuras concéntricas que obligan a las ondas de luz a girar en el centro de la máscara, lo que crea el efecto vórtice. Los investigadores grabaron las microestructuras concéntricas en un diamante. «Nuestras máscaras de fase de vórtice pueden cancelar la luz de las estrellas por un factor superior a mil, el mayor índice jamás medido», explica Absil. Los investigadores siguieron desarrollando el producto y capacitaron a un sistema de aprendizaje automático para que supiera lo que debía buscar en los datos. El objetivo era distinguir los exoplanetas de la luz residual de las estrellas. Es la primera vez que se aplica el aprendizaje automático en la búsqueda de exoplanetas y, de momento, supera a todas las técnicas de procesamiento de datos. Hasta la década de los noventa, las teorías sobre la formación de planetas se basaban en nuestro sistema solar. Absil concluye: «Ahora sabemos que hay una variedad enorme de sistemas planetarios, así que no deberíamos ver el nuestro como un modelo de referencia».

Palabras clave

vórtice, exoplaneta, coronografía de vórtice, máscara de fase de vórtice, imaginología de gran contraste, aprendizaje automático, MWC 758, Observatorio Keck

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