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Detección de planetas por
imagen directa
1. ¿Por qué se buscan ?
2. ¿Cómo se pueden detectar?
3. Limitaciones
4. Ejemplos
¿Por qué los buscamos?
- ¿Cómo se forman los sistemas planetarios?
- Comparar las propiedades observacionales con los modelos de
formación planetaria
¿planetas?
- Planetas orbitando una estrella (análogos al sistema solar)
- Masas < 13 Mjup (sin reacciones nucleares)
¿Qué planetas podemos estudiar con distintas técnicas?
AO imaging
Population of BD/planets in large orbits
Characterize the atmospheres of the objects
Targets:
Late-type Field stars
~planet mass
orbital parameters
Imagen Directa de Compañeros subestelares
Planeta
estrella
Imagen
directa
- Gran superficie colectora
- Gran contraste
- Resolución espacial
(límite de difracción)
Imagen directa: contraste
- 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
10 MJup @ 10 Myr
7
8
9
M primary
(Msun)
△K
(mag)
1.0
7.5
0.5
6.6
0.1
4.3
log t
- Búsqueda de planetas alrededor de estrellas jóvenes y de últimos tipos (G-M)
Imagen Directa: Resolución espacial
Límite de difracción =
1.22

D
Resolución espacial
Lambda
K-band (2.2 mic)
HST
(D=2.2m)
0.25’’
50pc 140pc
 [AU] [AU]
12.5
35
VLT
(D=8.2m)
50pc 140pc
[AU]
[AU]
0.067’’
3.35
9.38
PERO…
- 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’
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
1. Imagen tradicional + PSF-subtraction
2M1207
100 AU
DH Tau
Neuhauser et al. 2005
Chauvin et al. 2005
Desventajas:
- Speckle noise (se pierden los objetos
cercanos a la estrella)
- PSF-subtraction
- PSF-star no se observa
simultáneamente
Brandner et al. 2001
Técnicas que mejoran el contraste
SDI (Simultaneous Differential Imager)
1.57
1.60
- Banda de Metano: típica de objetos subestelares fríos (Tipo T, 1200K)
- Cuanto más frío es el objeto, más intensa es la absorción.
1.62
NACO/SDI: resultados científicos
SCR 1845-6357
Biller et al. 2006
Enana marrón alrededor de una estrella muy cercana (d ~3.85 pc)
Detección de Objetos subestelares (hasta 2007)
- Detección de candidatos
Imagen directa: Metodología
Selección de estrellas jóvenes, cercanas.
- Brillantes (V<16 mag o K<13) para utilizar el sistema de óptica
adaptativa.
- Movimientos propios.
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
Compañeros subestelares confirmados
•
Los compañeros subestelares detectados se encuentran a separaciones entre 1001000 AU.
AB Pic
~100 AU
~ 260 AU
DH Tau
~ 330 AU
HD3651
~475 AU
● 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
HN Peg
Neuhauser et al. 2004
Itoh et al. 2005
Chauvin et al. 2005
Burgasser et al. 2005
Luhman et al. 2007
~795 AU
Chauvin et al. 2005
Lafreniere et al. 2007
Kasper et al. 2007
Biller et al. 2006
Masciadri et al. 2005
Descubrimientos más recientes
A0, 100-200 Myr
3Mjup
5-13Mjup
A0, 39.4pc, 30-100 Myr
HR8799 (Marois et al. 2009)
Lagrange et al. 2009
(Kalas et al. 2009)
- Estrellas de masa intermedia (A-type)
- Tienen discos más masivos
1 Candidato alrededor de Beta Pic