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