Uno de los sueños de la astronomía moderna es la búsqueda de mundos que sean potencialmente similares a la Tierra. Tales mundos nos ayudarían a comprender el contexto de nuestro propio planeta y ellos mismos se convertirían en objetivos de búsquedas de vida más allá del sistema solar. Los esfuerzos dedicados en esta misión han conseguido obtener imágenes de exoplanetas gigantes en órbitas muy amplias, permitiendo estudios de sus órbitas y atmósferas.
Pero encontrar y explorar planetas potencialmente similares a la Tierra en la Zona de habitabilidad es mucho más difícil. De cualquier forma, las capacidades de obtención de imágenes de exoplanetas están progresando hacia planetas de menor masa en las zonas habitables de estrellas cercanas. El sistema estelar más cercano, α Centauri, se encuentra entre los más adecuados para obtener imágenes de exoplanetas de zonas habitables. Los componentes primarios α Centauri A y B son similares en masa y temperatura al Sol, y sus zonas habitables están en separaciones de aproximadamente una Unidad Astronómica (UA). A la distancia del sistema de 1,3 parsecs, estas separaciones físicas corresponden a separaciones angulares de aproximadamente un segundo de arco, que se pueden resolver fácilmente con los telescopios existentes de 8 metros de apertura.
Sin embargo, actualmente no se conocen planetas que orbiten en estas estrellas Ay B. Las mediciones de las tendencias de la velocidad radial (RV) excluyen planetas más masivos que Msini ≥ 53 masas terrestres (M⊕) en la zona habitable de α Centauri A, y ≥ 8,4 M⊕ para α Centauri B. Podría haber planetas presentes de masas algo menores que fueran dinámicamente estables (a pesar de que A y B están relativamente cercanas). El tercer componente del sistema, Próxima Centauri, como sabemos, alberga al menos dos planetas más masivos que la Tierra (Proxb y Prox c) que fueron descubiertos a través de las variaciones del RV de la estrella.
Los estudios de imágenes de exoplanetas convencionales (ver LTV-SPHERE) han operado en el infrarrojo cercano, a longitudes de onda inferiores a 5 µm, en las que el ruido de fondo es relativamente bajo (es decir, la sensibilidad está dominada por la luz de las estrellas), pero en las que los planetas templados son débiles, ya que emiten sobre todo en el infrarrojo medio (10–20 µm).
Los exoplanetas que se han fotografiado hasta ahora son planetas muy grandes (super-jovianos) en órbitas amplias (más de 10 UA), jóvenes, que están aún formándose (con temperaturas de más de 1.000 K). Sus altas temperaturas son un remanente de la formación, aún no finalizada, y reflejan su juventud (1–100 millones de años, en comparación con las edades de Miles de millones de años de las estrellas típicas).
La obtención de imágenes de planetas potencialmente habitables requerirá obtener imágenes de exoplanetas más fríos en órbitas más cortas alrededor de estrellas maduras. Esto conduce a una oportunidad en el infrarrojo medio (unos 10 µm), en el que los planetas templados son más brillantes. Sin embargo, las imágenes de infrarrojo medio presentan desafíos importantes. Estos están relacionados principalmente con el fondo térmico mucho más alto (exagerando, es como hacer astronomía normal en el visible durante el día), que satura incluso exposiciones inferiores a un segundo, y también con la resolución espacial unas 2–5 veces mayor debido el límite de difracción aumenta con la longitud de onda. A pesar de las dificultades, los telescopios actuales de última generación que operan en el infrarrojo medio pueden resolver las zonas habitables de aproximadamente una docena de estrellas cercanas, pero queda por demostrar si se puede lograr la sensibilidad para detectar planetas de baja masa...
En 2021 se han presentado los resultados del experimento NEAR (New Earths in the Alpha centauri Region), como parte del proyecto Breakthrough Watch. NEAR tiene como objetivo demostrar tecnologías y técnicas experimentales para facilitar la obtención de imágenes directas de exoplanetas de baja masa en su zonas habitables. Específicamente, NEAR tiene como objetivo demostrar que se pueden obtener imágenes de exoplanetas de baja masa en un tiempo de observación práctico, aunque sin precedentes (nada menos que 100 horas) mediante la realización de una búsqueda de imágenes directas de exoplanetas de zonas habitables dentro del sistema estelar más cercano, α Centauri.
Eliminar el ruido en estas observaciones es una continua preocupación. Para ello, entre otros tratamientos se toma solo el 75-80% de las imágenes de mejor calidad obtenidas durante 100 horas de observaciones acumuladas; se demuestra sensibilidad para detectar planetas cálidos del tamaño de un subneptuno en gran parte de la zona habitable de α Centauri A. Esto es un orden de magnitud más sensible que las observaciones convencionales en el infrarrojo cercano. Se observa, además, una posible detección de un exoplaneta o un disco exozodiacal alrededor de α Centauri A. Sin embargo, no se puede descartar un artefacto instrumental de origen desconocido, es decir, ruido.
2021. El artículo de Wagner,
https://arxiv.org/abs/2102.05159
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