Entre otros mensajeros espaciales, la principal herramienta para estudiar el Universo es la luz que recibimos desde los objetos astronómicos. Por esto, las técnicas utilizadas para obtener y procesar estas imágenes son de gran relevancia.

En esta línea, una publicación liderada por Nicolás Godoy, estudiante de doctorado del Instituto de Física y Astronomía de la Universidad de Valparaíso (IFA-UV) e integrante del Núcleo Milenio de Formación Planetaria (NPF), busca mejorar una de las técnicas utilizadas para la búsqueda de planetas gigantes jóvenes alrededor de estrellas diferentes al Sol. En este estudio, aceptado para publicación en la prestigiosa revista Astronomy & Astrophysics, también participa Johan Olofsson, investigador asociado del NPF y líder del grupo tándem Max Planck – UV, y Amelia Bayo, investigadora del IFA-UV y directora del NPF.

Este trabajo se realizó en el marco de una colaboración internacional entre el Max Planck Institute for Astronomy – MPIA – y el Geneva Observatory, entre muchos otros colaboradores localizados en Europa y América. La colaboración, titulada “ISPY – NaCo Imaging Survey for Planets around Young stars” tiene como objetivo la búsqueda de objetos sub-estelares jóvenes (por ejemplo planetas gaseosos gigantes), utilizando el instrumento NaCo/VLT del Observatorio Paranal, perteneciente al Observatorio Europeo Austral, ESO, y ubicado en Chile.

La técnica, llamada “imagen directa de alto contraste”, utiliza una máscara llamada coronógrafo para bloquear la luz de la estrella, permitiendo ver sus alrededores y lograr observaciones más profundas.  Esta máscara es una zona del campo de visión de la cámara por la que prácticamente no pasa la luz, situando la estrella detrás al mover distintas partes, sobre todo espejos, del telescopio. Al hacerlo, los instrumentos son capaces de detectar objetos débiles alrededor. En esta investigación, se perfecciona el método para aprovechar los datos obtenidos con este tipo de máscaras y óptica adaptativa -los que corrigen la deformación que la atmósfera induce en las imágenes-, mejorando significativamente la resolución (la nitidez de las imágenes) y el contraste. 

Uno de los principales desafíos del post-procesado de datos obtenidos con imagen directa de alto contraste (mediante dispositivo de ocultación) es determinar la posición de la estrella tapada con el coronógrafo, que es crucial para el procesamiento posterior y final de las imágenes, y para estudios del movimiento del planeta alrededor de su estrella. Para esto, se requiere seleccionar las mejores imágenes desechando las de mala calidad. “En esta investigación, hemos diseñado una estrategia que permite mejorar la técnica de centrar e identificar la estrella enmascarada, de manera que no se necesitan observaciones y calibraciones extras -que requieran uso y tiempo del telescopio. Además, trabajamos en una nueva forma de realizar dicha selección que podría, eventualmente, ayudar a homogeneizar el uso de esta técnica en los diferentes estudios futuros (ver imagen que ilustra la nota)”, indica Nicolás Godoy.

“Mostramos y demostramos que la posición de la estrella que nosotros obtenemos es muy cercana (y compatible) a la posición real de ella en la cámara, con una baja incertidumbre. Y, en efecto, el nivel de precisión que podemos alcanzar con esta técnica está al mismo nivel de precisión de otros instrumentos más nuevos, cuyo problema de centrado ya ha sido solucionado de manera exitosa”, agrega.

Amelia Bayo, quien también es académica del Instituto de Física y Astronomía de la UV, comenta que todos estos procesos se consiguen por una combinación de software y hardware que se aplican no sólo durante las observaciones, sino, en el caso del software, también a posteriori.

Con este método, los investigadores pueden saber con gran precisión la posición de la estrella, y no solo en observaciones realizadas con NaCo. Cualquier instrumento que utilice la misma técnica y coronógrafo puede beneficiarse de este estudio.

“Este postprocesado se puede ocupar para otros instrumentos porque, por ejemplo, NaCo ya terminó sus funciones, pero no por eso el método debe dejar de ser utilizado”, indica Amelia Bayo.

Esta técnica ya está siendo aplicada dentro del consorcio del ISPY. “Este estudio abre nuevas ventanas para mejorar la calidad de las imágenes astronómicas finales no solo para instrumentos actuales sino que también para la vasta base de datos e imágenes que ya han sido adquiridas con, por ejemplo, NaCo/VLT”, indica Godoy.

Los autores indican que una nueva revisión y búsqueda en la bases de datos utilizando los resultados de este estudio podría ser de mucha ayuda para detectar algún nuevo planeta que, por no poseer la suficiente precisión y/o no poseer las herramientas adecuadas, los estudios anteriores no pudieron hallar.

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