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Proyectos de investigación astrofísica

Física de las Estrellas, Sistemas Planetarios y Medio Interestelar

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Exoplanetas y Astrobiología (P/301301)

E PALLÉ
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H. J. Deeg, N. Lodieu, J. Licandro Goldaracena, V. J. Sánchez Béjar, J. A. Belmonte Avilés, R. Alonso Sobrino, P. Montañés Rodríguez, G. Chen, L. Nortmann, A. L. Cabrera Lavers, G. Nowak, D. Hidalgo Soto, N. Casasayas Barris, D. López Fernández-Nespral, P. Chinchilla Gallego, J. Prieto Arranz

Colaboradores del IAC: Z. Zhang, P. Rodríguez Gil, B. Gauza

Paulo Miles Paez (Univ Western Ontario); Maria Rosa Zapatero Osorio, M. Mas-Hesse (CAB, INTA-CSIC, España); M. Deleuil (LAM Marseille, Francia); D. Gandolfi, (U. Torino, Italia); M. Fridlund (Leiden, Holanda y Onsala, Suecia); L. Doyle (SETI, EEUU); H. Rauer, J. Cabrera, Sz. Csizmadia (DLR, Alemania); D. Pollacco (Queens Univ. Belfast, RU); E. Günther, A. Hatzes (Tautenburg Obs, Alemania); T. Mazeh (Tel Aviv Univ., Israel); T. Boyajian (Yale, EEUU); B. Tingley (Aarhus U., Dinamarca); P. Klagyivik (Konkoly, Hungria)

Introducción

La búsqueda de vida en el Universo se ha visto impulsada por los recientes descubrimientos de planetas alrededor de otras estrellas (los llamados exoplanetas), convirtiéndose en uno de los campos más activos dentro de la Astrofísica moderna. En los últimos años los descubrimiento cada vez más numerosos de nuevos exoplanetas y los últimos avances en el estudio de sus atmósferas no sólo están dándonos valiosa nueva información sobre sus propiedades físicas, sino que nos están permitiendo además poner las propiedades de los planetas de nuestro Sistema Solar dentro un contexto más global. El campo está acercándose al importante descubrimiento de los primeros planetas potencialmente habitables, impulsando estudios más detallados de estos planetas. Además, con el fin de la misión CoRoT y las modificaciones a la misión Kepler (problemas en sus giroscopios), se espera que el foco en exoplanetas va a cambiar de la detección de nuevos planetas hacía la caracterización más precisa de aquellos ya conocidos. En esta tarea, y debido a las lejanas fechas de lanzamientos de las próximos satélites relacionados (ej. JWST, CHEOPS, TESS, EChO o PLATO), se espera una oportunidad de varios años en la cual los instrumentos terrestres van a dominar el campo.

Es por esta razón que este campo se ayuda de y, a su vez motiva, el desarrollo de instrumentación cada vez más sensible y estable tanto para telescopios de tierra como para las misiones espaciales. Dos frentes para los que nuestro grupo está especialmente preparado. Por un lado, durante los últimos años hemse han desarrollado técnicas de observación y reducción de tránsitos de exoplanetas para los telescopios del ORM, siendo el nuestro uno de los grupos más productivos en la explotación de GTC. Por otro lado, todas las misiones espaciales ESA (presentes y futuras) relacionadas con exoplanetas cuentan con uno o varios de los componentes del proyecto como Co-Is. 

En el marco de este proyecto, pretendemos que los investigadores del IAC mantengan una situación aventajada con la explotación de OSIRIS y CANARICAM, instrumentos de primera luz de GTC, y participen en la construcción, comisionado y operación de nuevos instrumentos, como el espectrógrafo óptico de alta resolución HORUS en el GTC. La explotación de la fotometría y espectroscopia de tránsitos con LIRIS en el WHT es también uno de nuestros principales intereses, especialmente en preparación de la instalación en 2015 del instrumento EMIR en el GTC.

El resumen, el proyecto "Exoplanetas y Astrobiología" se centrara entorno a estas cuatro líneas principales de actuación:

1)- Caracterización de las propiedades físicas y atmosféricas de exoplanetas (GTC, WHT, W-FC, EChO, etc.).

2)- Búsquedas y confirmación de exoplanetas por tránsitos (CoRoT, Kepler, K2, CHEOPS, XO, LCOGT, W-FC, PLATO, etc.)

3)- Búsquedas/confirmación de exoplanetas por velocidad radial (HARPS-N, HORUS, LCOGT, SONG, CARMENES).

4)- Astrobiología.

Hitos

- Ausencia de color en los tránsitos de material desintegrándose cerca de una enana blanca (Alonso et al. 2016). En las últimas décadas, han ido aumentando las evidencias de la existencia de material planetario en torno a enanas blancas. La presencia de rasgos de elementos pesados en los espectros de una gran fracción (25-50%) de estos objetos requiere de una acreción frecuente de material cercano a la enana. Además, se sabe que al menos el 4% de estos objetos poseen discos de polvo. La misión espacial K2, que reutiliza el instrumento Kepler tras el fallo de dos de sus cuatro giróscopos, detectó recientemente tránsitos de material en torno a WD1145+017, con periodos comprendidos entre 4.5 y 5 horas, y una variabilidad en la profundidad con escalas de varios. Se atribuye a la presencia de planetesimales en proceso de desintegración debido a las altas temperaturas en la cercanía de la enana. Sin embargo, los datos de K2 tienen un muestreo pobre (30 min) para el estudio de este objeto, y no tienen información cromática. En este trabajo, utilizamos el telescopio IAC80 para predecir tránsitos profundos, que se observaron horas después con OSIRIS en GTC. El muestreo de cerca de un minuto, y la información en cuatro bandas en el rango visible, permitieron medir por vez primera, y con una precisión sin precedentes, el color de los tránsitos del material. La ausencia de cambios de profundidad en las distintas bandas (tránsitos grises) sirvió para establecer límites inferiores a los tamaños de las partículas del material que transita, que han de ser mayores de 0.5 micras para los minerales más comunes.

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- Variaciones en el albedo terrestre 1998-2014 medidas con observaciones del earthshine. El albedo terrestre en un parámetro climático fundamental para entender el equilibrio radiativo de nuestra atmósfera. Tradicionalmente, el albedo se ha medido desde el espacio, pero también desde instrumentos en tierra durante los últimos 16 años desde el Observatorio de Big Bear (California) tomando observaciones de la Luna. La razón de brillos entre el lado oscuro (earthshine) y brillante (moonshine) de la luna se usa para determinar variaciones diarias del albedo terrestre, con el objetivo de identificar variaciones sostenidas a lo largo de meses, años o décadas. En nuestras medidas de los últimos 16 años, encontramos variaciones modestas del albedo de la escala de décadas, pero si una tendencia sostenida significativa durante todo el periodo. En la variación a escala de décadas existen periodos de incrementos anuales sostenidos, seguidos de decrementos sostenidos comparables. Esta evolución del albedo terrestre está altamente correlacionada con las variaciones medidas desde el espacio por los instrumentos CERES, a pesar de que cada uno mide diferentes porciones del Bond albedo de la tierra. 

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- Durante el año 2016 han comenzado el programa principal de CARMENES de búsqueda de planetas rocosos alrededor de 300 estrellas M por el método de velocidad radial. Hasta la fecha se han obtenido más de 4000 espectros ópticos e infrarrojos de más de 240 estrellas.

- Descubrimiento de un planeta aislado de tipo espectral L4-L6 en la región de formación de Upper Scorpius (Peña-Ramírez et al. 2016). Se trata de uno de los objetos aislados de masa planetaria más fríos y menos masivos conocidos.

 

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