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Detección de planetas por imagen directa
1. ¿Por qué se buscan ?2. ¿Cómo se pueden detectar?
3. Limitaciones4. Ejemplos
¿planetas?
- Planetas orbitando una estrella (análogos al sistema solar)
- Masas < 13 Mjup (sin reacciones nucleares)
¿Por qué los buscamos?
- ¿Cómo se forman los sistemas planetarios?
- Comparar las propiedades observacionales con los modelos de formación planetaria
¿Qué planetas podemos estudiar con distintas técnicas?
AO imagingPopulation of BD/planets in large orbitsCharacterize the atmospheres of the objects
Targets: Late-type Field stars
~planet massorbital parameters
Imagen Directa de Compañeros subestelares
- Gran superficie colectora- Gran contraste- Resolución espacial(límite de difracción)
Imagen directa
estrella
Planeta
- Los planetas jóvenes emiten luz propia - Son objetos fríos – más brillantes en el IR que en el óptico - Cuanto menos luminosa sea la estrella central, mejor contraste
Imagen directa: contraste
7
log t
8 9
M primary (Msun)
△K(mag)
1.0 7.5
0.5 6.6
0.1 4.3
10 MJup @ 10 Myr
- Búsqueda de planetas alrededor de estrellas jóvenes y de últimos tipos (G-M)
Imagen Directa: Resolución espacial
Lambda HST (D=2.2m)
VLT (D=8.2m)
K-band (2.2 mic) 0.25’’ 0.067’’
Límite de difracción = 1.22
€
λD
Resolución espacial
50pc [AU]
140pc [AU]
12.5 35
50pc [AU]
140pc [AU]
3.35 9.38
- Telescopios terrestres: No trabajan en el límite de difracción!!! (en el óptico e IR cercano)
-La atmósfera terrestre determina la calidad de las imágenes que tomamos desde telescopios terrestres …hablamos del ’seeing’
PERO…
Seeing?…- Es el resultado de tener una astmósfera turbulenta.
- mejores noches ~ 0.5 arcsec (óptico), mejor en el infrarrojo~0.3 arcsec.(valores muy altos comparados con los límites de difracción)
Óptica Adaptativa• Técnica que permite observar cerca del límite de
difracción desde telescopios terrestres.• Corrige en tiempo real las distorsiones del frente de
onda que llega al telescopio
Óptica Adaptativa
Óptica Adaptativa
Resumiendo…
- Estrellas jóvenes y cercanas
- Telescopios con D > 8m y óptica adaptativa
¿Qué más?
Técnicas que mejoran el contraste
Coronografía
Técnicas que mejoran el contraste
Desventajas:
- Speckle noise (se pierden los objetos cercanos a la estrella)
- PSF-subtraction
- PSF-star no se observa simultáneamente
DH Tau
Neuhauser et al. 2005 Chauvin et al. 2005
2M1207
100 AU
Brandner et al. 2001
1. Imagen tradicional + PSF-subtraction
SDI (Simultaneous Differential Imager)
- Banda de Metano: típica de objetos subestelares fríos (Tipo T, 1200K)
- Cuanto más frío es el objeto, más intensa es la absorción.
1.62
1.60
1.57
Técnicas que mejoran el contraste
Biller et al. 2006
SCR 1845-6357
NACO/SDI: resultados científicos
Enana marrón alrededor de una estrella muy cercana (d ~3.85 pc)
- Detección de candidatos
Detección de Objetos subestelares (hasta 2007)
Imagen directa: Metodología
1. Primera Imagen: se identifican candidatos subestelares comparando la fotometría con trazas evolutivas.
Separación y PA.2. Segunda Imagen (1-2 años más tarde) para confirmar que los
candidatos no son objetos del fondo del cielo (common proper motion pairs)
3. Caracterización espectroscópica
Selección de estrellas jóvenes, cercanas.- Brillantes (V<16 mag o K<13) para utilizar el sistema de óptica adaptativa.- Movimientos propios.
Compañeros subestelares confirmados
• Los compañeros subestelares detectados se encuentran a separaciones entre 100-1000 AU.
~100 AU ~ 330 AU~ 260 AU ~795 AU~475 AU
HN PegHD3651DH TauAB PicNeuhauser et al. 2004Itoh et al. 2005Chauvin et al. 2005Burgasser et al. 2005 Luhman et al. 2007
● 1 objeto de masa planetaria: sep~60 AU
● No hay planetas o enanas marrones a separaciones < 50 AU No >2 MJup a sep. 45-200 AU
No >4 MJup a sep. 20-40 AU
No >5 MJup a sep > 15 AU
Lafreniere et al. 2007Kasper et al. 2007Biller et al. 2006Masciadri et al. 2005
Chauvin et al. 2005
Descubrimientos más recientes
HR8799 (Marois et al. 2009)
(Kalas et al. 2009)
A0, 39.4pc, 30-100 Myr
- Estrellas de masa intermedia (A-type)- Tienen discos más masivos
1 Candidato alrededor de Beta Pic
Lagrange et al. 2009
5-13Mjup
A0, 100-200 Myr 3Mjup