Obtener imágenes directas de exoplanetas permite estudiar su atmósfera y su entorno midiendo su intensidad en diferentes longitudes de onda. Ya se conocen varios de estos sistemas gracias a los instrumentos en tierra equipados con ópticas adaptativas extremas en telescopios de 8 a 10 metros. Sin embargo, el telescopio espacial James Webb abre el acceso al infrarrojo medio, una gama de longitud de onda que nunca antes se había utilizado.
Imágenes del sistema HR 8799 revelando 4 planetas gigantes jóvenes a 10.65 y 11.40 micrones (1 y 2), y el disco interno de polvo a 15.50 y 23 micrones (3 y 4), este último siendo más brillante que los planetas en las longitudes más altas.
© Anthony Boccaletti
De hecho, los exoplanetas se encuentran muy cerca de sus estrellas anfitrionas, que también son mucho más brillantes, y por lo tanto, menos fácilmente observables. Para detectarlos, es necesario utilizar un coronógrafo, un sistema utilizado para atenuar la luz estelar y así desvelar los planetas en su órbita.
Un equipo francés que involucra a científicos del CNRS Terre & Univers diseñó en los años 2000 un coronógrafo de tipo nuevo: la máscara de fase de cuatro cuadrantes. Tres de estas máscaras así como una máscara llamada de "Lyot" (por el nombre del inventor del coronógrafo solar en los años 1930) están instaladas en el instrumento MIRI, cuyo sistema de imágenes fue diseñado y realizado en Francia. Este sistema permite, por primera vez, obtener imágenes de exoplanetas en longitudes de onda de 10 a 20 micrones.
Gracias a esta tecnología, basada en medidas fotométricas en infrarrojo medio y combinada con las observaciones en infrarrojo cercano desde tierra, es posible realizar una nueva estimación, más precisa, del diámetro de estos planetas (entre 1 y 1.5 radios de Júpiter). Esta parece ser más coherente con las predicciones de los modelos de evolución planetaria, dado su edad de 30 Ma.
Por otro lado, aunque se esperaba detectar solo tres de estos planetas, la sensibilidad del coronógrafo de MIRI ha permitido detectar también un cuarto, aún más cercano a la estrella HR8799. La presencia de amoníaco en la atmósfera que se buscaba en el más frío de los cuatro planetas no ha podido ser confirmada. Finalmente, el disco interno constituido por polvo micrométrico nunca había sido todavía imagado. Su presencia implica que probablemente no hay otros planetas gigantes a menos de 15 unidades astronómicas de la estrella.
Otros sistemas exoplanetarios jóvenes serán observados con el coronógrafo de MIRI en búsqueda de la firma del amoníaco para los planetas con temperaturas inferiores a 1000 Kelvin, contribuyendo aún más a nuestro conocimiento de los mecanismos de formación de los exoplanetas.
Referencia:
Imaging detection of the inner dust belt and the four exoplanets in the HR 8799 system with JWST's MIRI coronagraph Anthony Boccaletti et al.
Astronomy & Astrophysics (A&A), 686, A33 (2024)
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202347912