Un astrofísico de la Universidad de Northwestern ha creado el vídeo de lapso de tiempo más largo de un exoplaneta hasta la fecha, que abarca 17 años alrededor de su estrella.

Construido a partir de datos reales, el metraje muestra a Beta Pictoris b, un planeta 12 veces la masa de Júpiter, navegando alrededor de su estrella en una órbita inclinada. El vídeo de lapso de tiempo condensa 17 años de imágenes (recolectadas entre 2003 y 2020) en 10 segundos. En esos segundos, los espectadores pueden ver al planeta hacer alrededor del 75% de una órbita completa.

"Necesitamos otros seis años de datos antes de que podamos ver una órbita completa", dijo en un comunicado el astrofísico de Northwestern Jason Wang, quien dirigió el trabajo. "Casi estámos allí. La paciencia es clave".

Experto en imágenes de exoplanetas, Wang es profesor asistente de física y astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern y miembro del Centro para la Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA). A fines del año pasado, Wang presentó un video de lapso de tiempo de 12 años de una familia de cuatro exoplanetas que orbitan alrededor de su estrella.

Beta Pictoris b es un planeta enorme, ubicado a unos 63 años luz de la Tierra en la constelación de Pictor. La distancia entre Beta Pictoris b y su estrella (Beta Pictoris) es unas 10 veces la distancia entre la Tierra y el sol. Comparado con nuestro sol, Beta Pictoris es 1,75 veces más masivo y 8,7 veces más luminoso. También es muy joven: solo tiene entre 20 y 26 millones de años.

Cuando Beta Pictoris b fue fotografiado por primera vez en 2003, su tamaño y brillo lo hicieron más fácil de detectar, en comparación con otros exoplanetas.

"Es extremadamente brillante", dijo Wang. "Es por eso que es uno de los primeros exoplanetas en ser descubierto y fotografiado directamente. Es tan grande que está en el límite de un planeta y una enana marrón, que son más masivas que los planetas".

Wang comenzó a rastrear el exoplaneta hace años, construyendo su primera secuencia de tiempo del sistema para mostrar cinco años de su viaje. Para la versión actualizada y más larga del lapso de tiempo, Wang buscó la ayuda de Malachi Noel, un estudiante de New Trier High School en Winnetka, Illinois. Noel pasó el verano de 2022 como miembro del programa Experiencias de investigación en astronomía de CIERA en CIERA para estudiantes de secundaria (REACH). Luego, como graduado de REACH, Noel comenzó a trabajar bajo la tutoría de Wang durante enero de 2023.

Noel utilizó técnicas de procesamiento de imágenes impulsadas por IA para analizar de manera uniforme los datos de imágenes de archivo de tres instrumentos: uno en el Observatorio Gemini y dos en el Observatorio Europeo Austral. Después de que Noel procesó los datos de manera uniforme, Wang usó una técnica algorítmica llamada interpolación de movimiento para llenar los espacios y crear un video continuo. De lo contrario, el exoplaneta saltaría en lugar de orbitar suavemente por el espacio.

"Si solo combináramos las imágenes, el video se vería realmente nervioso porque no pudimos ver el sistema todos los días durante 17 años", dijo Wang. "El algoritmo suaviza ese nerviosismo, por lo que podemos imaginar cómo se vería el planeta si lo viéramos todos los días".

"Debido al largo intervalo de tiempo, había mucha diversidad entre los conjuntos de datos, lo que requería adaptaciones frecuentes en el procesamiento de imágenes", dijo Noel. "Realmente disfruté trabajar con los datos. Si bien es demasiado pronto para saberlo con seguridad, la astrofísica es definitivamente una carrera que estoy considerando seriamente".

Para ensamblar el video, Wang también usó tecnología llamada "óptica adaptativa" para corregir la borrosidad de la imagen causada por la atmósfera de la Tierra e instrumentación especializada para suprimir el resplandor de la estrella central del sistema. (Esta es la razón por la cual el video tiene un círculo negro que rodea un icono de estrella de dibujos animados en el centro).

Incluso con estas técnicas, el resplandor de la estrella sigue siendo tan intenso que eclipsa al exoplaneta cuando se acerca demasiado. Para esas secciones, Wang marcó el exoplaneta brevemente no observable con una "x", para que los espectadores puedan seguir su camino.

Wang espera que sus videos de exoplanetas les den a los espectadores un vistazo al movimiento planetario y una admiración por el funcionamiento interno del universo.

"Muchas veces, en ciencia, usamos ideas abstractas o ecuaciones matemáticas", dijo Wang. "Pero algo como una película, que puedes ver con tus propios ojos, te da un tipo de apreciación visceral de la física que no obtendrías con solo mirar gráficos en un gráfico".