Alice Zurlo from the Astronomy Nucleus of UDP shows how with  SPHERE we can learn more about exoplanets.

on-sky movement of Proxima Centauri with respect to background stars

The gravitational mass of Proxima Centauri measured with SPHERE from a microlensing event

Paper published in Monthly Notices of the Astronomical Royal Society,  Zurlo et al, 2018

Imaging radial velocity planets with SPHERE

Radial Velocity (RV) is one of the most productive technique to detect planets orbiting around other stars.  A lot has been learned from RV surveys on the ground about exoplanets demography. However, the mass of the planet that is inferred from this technique is a lower limit. Because the inclination of the orbit is unknown and   since RV measures the velocity along the line of sight, in some cases these planets could be larger and massier. Of interest is the possibility to obtain an upper limit of this mass by other means and other techniques, like for instance direct imaging. But planets detected by RV are usually old and cool and may not emit enough light to be directly observed… unless they are bigger than expected (meaning their orbital plane is far from edge one).  
The team led by Alice Zurlo  have selected 5 stars with known planets conveniently located (far enough from the host star) and massive enough too (5 to 10 masses of Jupiter) for expecting a detection with SPHERE. None of these planets were detected although the contrast in the images reached very large values. These stars turned out to be too old (>1 billion years), such that the achieved contrasts are corresponding in fact to masses of 25 to 28 Jupiter masses. These estimates allow to derive limits on the orbital plane inclinations of 10 to 20 degrees depending on systems. Overall, all these systems likely harbor actual planets below 13 Jupiter masses, the standard mass for an object to be a planet. The next generation of extremely large telescopes while increasing the angular resolution will definitely be more efficient for this type of study.

Paper published by the Monthly Notices of the Astornomical Royal Society, Zurlo et al, 2018

A continuación, una entrevista de Media INAF (Instituto Nacional de Astrofísica (Italia))  a la investigadora

Entrevista

La masa de Proxima Centauri se había estimado previamente utilizando un método indirecto. ¿Qué cambia con este nuevo enfoque?

\\\”Nuestra medida es un método completamente independiente de las estimaciones de la relación masa-luminosidad, que para estrellas poco masivas puede tener un gran rango de incertidumbre. Lo que medimos es la masa gravitacional de la estrella, que hasta ahora sólo se pudo medir para otra estrella distinta al Sol, la enana blanca Stein 2051 B. Encontramos valores compatibles con las estimaciones previas, y agregando mediciones a Próxima Centauri, la incertidumbre en la masa de esta estrella disminuyó sustancialmente\\\”.

Imagen de campo de SPHERE para las mediciones de abril de 2016. Se indican las estrellas de fondo consideradas para la microlente gravitacional. Créditos: A. Zurlo et al. 2018

Para su estimación, se ha utilizado una microlente gravitacional. ¿Cómo funciona?

\\\”La microlente es un fenómeno predicho por la relatividad general, y se produce cuando un objeto masivo, en este caso una estrella, Proxima Centauri, se interpone entre el observador y un objeto más lejano (en nuestro caso una estrella de fondo). El objeto más cercano crea un fenómeno de desviación de luz del objeto de fondo cuando se acerca a la línea de visión. La deformación que se crea se parece a lo que se puede ver a través de una lente óptica. El evento de microlente para Próxima Centauri fue predicho en el 2014 por un grupo liderado por Kailash Sahu. Se utilizaron imágenes del Telescopio espacial Hubble para este trabajo\\\”.

En 2016, se detectó un exoplaneta \\\”terrestre\\\” en órbita alrededor de Proxima Centauri utilizando el método de velocidades radiales. ¿Lo observaste con tu método, u obtuviste alguna información nueva?

\\\”El planeta que rodea a Próxima Centauri es demasiado pequeño para ser visto con nuestro método. Dado que la medición de su masa depende de la masa de la estrella central, hemos obtenido esta información para el planeta. Nuestras mediciones son obviamente compatibles con las encontradas anteriormente de una masa terrestre aproximadamente, ya que la masa de la estrella en sí misma es muy similar a la determinada por las estimaciones de la masa-luminosidad\\\”.

Representación del movimiento de Próxima Centauri con respecto al fondo durante el período de observación. Las posiciones de Próxima Centauri están indicadas con la estrella azul, mientras que las verdes y rojas indican las dos estrellas con respecto a las cuales se midió la microlente gravitacional. Créditos: A. Zurlo et al.

¿Cómo se desarrolló el estudio? ¿Has encontrado alguna dificultad?

\\\”La primera dificultad fue la cobertura temporal del evento. Seguimos a Próxima Centauri desde un observatorio terrestre: VLT en Cerro Paranal, Chile, y con el instrumento SPHERE, muy solicitado. Tuvimos que obtener muchas observaciones en un corto período, los meses de febrero a marzo, cuando se produjo el evento de microlente gravitacional. Afortunadamente pudimos obtener el tiempo necesario y buenas condiciones de observación. Entonces la dificultad principal fue la precisión astrométrica. El efecto de la microlente crea una desviación de la luz de la estrella de fondo de aproximadamente un mili-arcosegundo, una cantidad muy pequeña. Para poder medirla, nuestros errores deben ser inferiores al milisegundo de arco, y efectivamente se pudieron medir con gran precisión la posición de todas las estrellas en el campo de visión del instrumento, las cuales utilizamos como una rejilla para mejorar nuestra medida de astrometría. La precisión obtenida es la mejor que se ha logrado con este instrumento\\\”.

¿Cuál fue tu papel en este estudio?

\\\”Fui investigadora principal de las observaciones de Próxima Centauri con el instrumento SPHERE, tomando parte en las observaciones de Paranal con otros colaboradores. Reduje los datos de alto contraste y obtuve con precisión las posiciones de las estrellas de fondo en las observaciones y la estrella de microlente. Entonces, con un método de Markov Chain Monte Carlo, calculé los elementos del movimiento de Próxima Centauri en el cielo y la calibración astrométrica necesaria para obtener una precisión del sub-milisegundo de arco. La mayor parte del trabajo fue la redacción de la cadena de Markov Chain Monte Carlo, que duró varios meses. Este estudio fue particularmente complicado debido a la precisión requerida y los numerosos efectos astronómicos y físicos en juego, y la ayuda de mis colaboradores fue decisiva para el éxito de este análisis\\\”.

Para saber más:

Leer en Monthly Notices de la Royal Astronomical Society el artículo \\\”La masa gravitacional de Próxima Centauri medido con la esfera de un evento de microlente.\\\”, De A. Zurlo, R. Gratton, D. Mesa, S. Preferencias, A. Enia, K. Sahu, J.-M. Almenara, P. Kervella, H. Avenhaus, J. Girard, M. Janson, E. Lagadec, M. Langlois, J. Milli, C. Perrot, J.-E. Schlieder, C. Thalmann, A. Vigan, E. Giro, L. Gluck, J. Ramos y A. Roux

FUENTE: http://www.media.inaf.it/2018/07/18/proxima-centauri-lensing/

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