Safari: bridging the Gap between radial velocity and direct imaging

Abstract

El método de velocidades radiales ha sido muy productivo en la búsqueda de exoplanetas, comenzando con el descubrimiento de 51 Peg b en 1995 hasta los aproximadamente 800 planetas detectados por este método al día de hoy. Aunque este método ha sido útil en muchos descubrimientos, también tiene limitaciones, como la gran cantidad de tiempo necesario para realizar detecciones de compañeros lejanos a su estrella y la imposibilidad de medir la inclinación de las órbitas. Así, esta técnica sólo permite medir la masa mínima de un compañero. El método de imágenes directas, por otro lado, es más sensible a la detección de compañeros a distancias mas lejanas de sus estrellas primarias, debido al gran contraste de luminosidad entre compañeros de baja masa y sus estrellas. Aún cuando este método ha producido relativamente pocos descubrimientos, nos da la capacidad de mapear la orbita astrométrica y medir la inclinación. De esta forma, podemos combinar ambos métodos complementarios e investigar el régimen masa-separación entre sus detecciones. Surveys que utilizan la técnica de velocidades radiales, a menudo presentan evidencia de periodos largos, en donde es posible que exista un compañero lejano que no se ha movido lo suficiente para poder determinar su órbita de manera precisa. En estos casos, podemos estudiarlos utilizando imágenes directas. Para investigar el concepto de combinar estos dos métodos, utilizamos dichos periodos largos provenientes de surveys que utilizan velocidades radiales para luego observarlos utilizando instrumentos con óptica adaptativa (cámaras y espectrógrafos) como VLT-SPHERE, Magellan AO y VLT-SINFONI. Se comprobó el funcionamiento de este método en el descubrimiento de un compañero estelar de tipo M3 a la estrella tipo Sol, rica en metales HD86006 y en el descubrimiento de dos enanas ultra frías de transición M/L orbitando la estrella de tipo M temprano que posee un planeta GJ 3634. De esta forma, podemos utilizar espectroscopía para precisar sus características, y con suficiente movimiento orbital, podemos utilizar astrometría para estimar masas dinámicas. Estos objetos pueden ser usados como referencia para estudiar la relación masa-luminosidad-metalicidad, además de servir como limite para los modelos evolutivos. Para investigar como mejorar el contraste de nuestras imágenes directas, analizamos los efectos de dos técnicas de post-procesamiento: imágenes diferenciales angulares ("angular differential imaging"; ADI), donde podemos aprovechar la rotación del campo durante una observación para hacer una colección de datos referenciales con los que podemos sustraer la observación de ciencia; e imágenes diferenciales de referencia ("reference differential imaging"; RDI), donde una similar (pero distinta) PSF puede ser usada como referencia en el objeto de interés. Encontramos que RDI produce el mejor resultado a separaciones pequeñas de la estrella. Podemos usar estas técnicas junto con nuestro survey de imágenes sin detección de compañeros como candidatos para instrumentos de futuros telescopios espaciales y terrestres para buscar pequeños planetas en órbitas cercanas en estrellas viejas similares al Sol.