Webb espía el sistema de anillos de Chariklo
Por la NASA
25 de enero de 2023.
Una curva de luz de ocultación del instrumento de cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) de Webb a una longitud de onda de 1,5 micras (F150W) muestra las caídas en el brillo de la estrella (Gaia DR3 6873519665992128512) cuando los anillos de Chariklo pasaron frente a ella el 18 de octubre. Como se ve en la ilustración del evento de ocultación, la estrella no pasó detrás de Chariklo desde el punto de vista de Webb, pero sí pasó detrás de sus anillos. Cada descenso en realidad se corresponde con las sombras de los dos anillos alrededor de Chariklo, que tienen cerca de 6-7 kilómetros el más extenso y entre 2-4 kilómetros el pequeño, separados por una brecha de 9 kilómetros. Los dos anillos individuales no se resuelven por completo en cada inmersión en esta curva de luz. Crédito: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI), Pablo Santos-Sanz (IAA/CSIC), Nicolás Morales (IAA/CSIC).
En 2013, Felipe Braga-Ribas y colaboradores, utilizando telescopios terrestres, descubrieron que Chariklo alberga un sistema de dos anillos delgados. Tales anillos se esperaban solo alrededor de grandes planetas como Júpiter y Neptuno.
Los astrónomos habían estado observando una estrella cuando Chariklo pasó frente a ella, bloqueando la luz estelar como habían predicho. Los astrónomos llaman a este fenómeno una ocultación. Para su sorpresa, la estrella se encendió y apagó dos veces antes de desaparecer detrás de Chariklo, y volvió a parpadear dos veces después de que la estrella resurgiera. El parpadeo fue causado por dos anillos delgados: los primeros anillos detectados alrededor de un objeto pequeño del Sistema Solar.
Pablo Santos-Sanz, del Instituto de Astrofísica de Andalucía en Granada, España, tiene un programa "Objetivo de oportunidad" aprobado (programa 1271) para intentar una observación de ocultación como parte de las Observaciones de tiempo garantizado (GTO) del Sistema Solar de Webb dirigidas por Heidi Hammel de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía.
Por notable buena suerte, descubrieron que Chariklo estaba en camino para un evento de ocultación de este tipo en octubre de 2022. Esta fue la primera ocultación estelar que se intentó con Webb. Se trabajó mucho para identificar y refinar las predicciones de este evento inusual.
El 18 de octubre, utilizaron el instrumento de cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) de Webb para monitorear de cerca la estrella Gaia DR3 6873519665992128512 y observar las reveladoras caídas en el brillo que indican que se había producido una ocultación.
Las sombras producidas por los anillos de Chariklo se detectaron claramente, lo que demuestra una nueva forma de usar Webb para explorar objetos del Sistema Solar. La sombra de la estrella debida al mismo Chariklo siguió justo fuera de la vista de Webb. Este impulso (el nombre técnico de un pase cercano sin ocultación) fue exactamente como se había predicho después de la última maniobra de trayectoria de curso de Webb.
La curva de luz de ocultación de Webb, un gráfico del brillo de un objeto a lo largo del tiempo, reveló que las observaciones fueron exitosas. Los anillos se capturaron exactamente como se predijo. Las curvas de luz de ocultación arrojarán nueva ciencia interesante para los anillos de Chariklo.
Santos-Sanz explica: "A medida que profundicemos en los datos, exploraremos si resolvemos limpiamente los dos anillos. A partir de las formas de las curvas de luz de ocultación de los anillos, también exploraremos el grosor de los anillos, los tamaños y los colores de las partículas de anillo, y más. Esperamos obtener una idea de por qué este pequeño cuerpo tiene anillos, y tal vez detectar nuevos anillos más débiles".
Los anillos probablemente estén compuestos por pequeñas partículas de agua helada mezcladas con material oscuro, restos de un cuerpo helado que chocó con Chariklo en el pasado. Chariklo es demasiado pequeño y está demasiado lejos para que incluso Webb pueda visualizar directamente los anillos separados del cuerpo principal, por lo que las ocultaciones son la única herramienta para caracterizar los anillos por sí mismos.
Poco después de la ocultación, Webb volvió a apuntar a Chariklo, esta vez para recopilar observaciones de la luz solar reflejada por Chariklo y sus anillos (Programa GTO 1272). El espectro del sistema muestra tres bandas de absorción de hielo de agua en el sistema Chariklo.
Noemí Pinilla-Alonso, quien dirigió las observaciones espectroscópicas de Webb de Chariklo, dice: "Los espectros de los telescopios terrestres habían insinuado este hielo (Duffard et al. 2014), pero la exquisita calidad del espectro de Webb reveló la clara firma del hielo cristalino por primera vez".
Dean Hines, el investigador principal de este segundo programa GTO, agrega: "Debido a que las partículas de alta energía transforman el hielo de estado cristalino a amorfo, la detección de hielo cristalino indica que el sistema Chariklo experimenta microcolisiones continuas que exponen material prístino o desencadenan procesos de cristalización".
La mayor parte de la luz reflejada en el espectro proviene del propio Chariklo: los modelos sugieren que el área del anillo observada desde Webb durante estas observaciones es probablemente una quinta parte del área del propio cuerpo. La alta sensibilidad de Webb, en combinación con modelos detallados, puede permitirnos desentrañar la firma del material del anillo distinta de la de Chariklo. Pinilla-Alonso comenta que "al observar a Chariklo con Webb durante varios años a medida que cambia el ángulo de visión de los anillos, podemos aislar la contribución de los anillos mismos".
La exitosa curva de luz de ocultación de Webb y las observaciones espectroscópicas de Chariklo abren la puerta a un nuevo medio para caracterizar objetos pequeños en el Sistema Solar distante en los próximos años. Con la alta sensibilidad y la capacidad infrarroja de Webb, los científicos pueden utilizar el rendimiento científico único que ofrecen las ocultaciones y mejorar estas mediciones con espectros casi contemporáneos. Tales herramientas serán de gran utilidad para los científicos que estudian cuerpos pequeños distantes en nuestro Sistema Solar.
Fuente:
https://phys.org/news/2023-01-webb-spies-chariklo-high-precision-technique.html