Dos ojos para cazar masas de planetas perdidos

¿Cómo podemos medir las masas de planetas flotantes que deambulan por nuestra galaxia? Un nuevo estudio identifica un enfoque que combina el poder de dos misiones próximas.

Impresión artística de un exoplaneta gigante de gas que ha sido expulsado de su sistema estelar y ahora no tiene host. [NASA / Caltech] NASA / Caltech

Encontrar planetas invisibles

La mayoría de los exoplanetas que hemos encontrado hasta ahora se han basado en mediciones de sus estrellas anfitrionas, ya sea a través de inmersiones en la luz de la estrella anfitriona a medida que el planeta pasa por delante (detecciones de tránsito), o al mover las líneas en el anfitrión Los espectros de la estrella causados ​​por el tirón gravitacional del planeta (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 propia. Para encontrar estos pícaros, confiamos en otro método: la microlente gravitacional.

Un diagrama de cómo se detectan los planetas mediante microlente gravitacional. En este caso, el planeta está en órbita alrededor de una estrella de lente de primer plano, pero este mismo diagrama también puede aplicarse a un planeta que flota libremente y actúa solo como la lente. Click para agrandar.
NASA

En microlente, la masa de un planeta en primer plano que pasa ‐ flotando libremente o unida a una estrella anfitriona puede actuar como una lente, enfocando brevemente gravitacionalmente 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 vemos directamente el planeta en primer plano, podemos inferir su presencia del pico en el brillo de la estrella de fondo.

Misas de paralaje

Por sí sola, una observación de microlente generalmente no puede decirnos acerca de la masa de un planeta flotante; Esto se debe a que la escala de tiempo de un evento de brillo depende tanto de la masa de la lente como del movimiento relativo adecuado entre la fuente de fondo y el planeta de la lente de primer plano.

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

Miradores en el espacio

¿Dónde encontramos dos ojos sensibles ubicados lo suficientemente separados para que esto funcione? En el espacio, por supuesto!

Ilustración del telescopio WFIRST de la NASA.
NASA

El telescopio de reconocimiento de infrarrojos de campo amplio de la NASA (WFIRST) se lanzará a mediados de la década de 2020, y uno de sus objetivos principales de la misión es realizar imágenes de campo amplio que permitan la detección de cientos de planetas que flotan libremente, y muchos más planetas unidos - a través de microlente.

En cuanto al segundo ojo, los científicos Etienne Bachelet (Observatorio Las Cumbres) y Matthew Penny (The Ohio State University) proponen que la próxima misión Euclid de la ESA 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 complementarias de paralaje de microlente siempre que los dos satélites estén separados por 100, 000 km o más.

Haciendo uso de brechas

Ilustración artística de la misión Euclides de la Agencia Espacial Europea.
ESA / C. Carreau

Aunque el objetivo científico principal de Euclides es estudiar la energía oscura y la materia oscura, Bachelet y Penny demuestran que una inversión modesta de tiempo de observación de Euclides, aproximadamente 60 días durante su misión primaria y otros 60 días durante su misión extendida, durante la programación de brechas sería suficiente para obtener las masas para 20 planetas flotantes y muchos más planetas unidos.

entonces que estamos esperando ' ¡Vamos a aprender más sobre los planetas rebeldes que se escabullen por 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 Nova, que presenta aspectos destacados de investigaciones de las revistas de la American Astronomical Society.