Exoplanetas en Tránsito
Los exoplanetas son planetas que se encuentran fuera de nuestro sistema solar y orbitan alrededor de su propia estrella central. Dado que estos otros sistemas de estrellas/planetas están muy lejos, y dado que los planetas son muy débiles en comparación con las estrellas, el método más popular que utilizan los astrónomos para buscar exoplanetas es el método de tránsito. Durante un tránsito, el exoplaneta se cruza entre la estrella y nuestro telescopio, provocando que la luz que detectamos de esa estrella se atenúe muy levemente. Esta atenuación se puede detectar en las curvas de luz como una pequeña disminución en el brillo. La profundidad, el ancho y la frecuencia de esta caída se pueden usar para calcular algunas propiedades clave del planeta en tránsito, como su tamaño, su período y la forma de su órbita.
WASP-17b
A continuación se muestra una curva de luz observada para el exoplaneta en tránsito WASP-17b. WASP-17b es lo que se conoce como un "Júpiter caliente". Esto significa que es un planeta grande y masivo como Júpiter, pero está orbitando cerca de su estrella hogar, con un período orbital muy corto. Los Júpiter calientes constituyen una buena parte de todos los exoplanetas en tránsito descubiertos debido a su tamaño, la gran caída correspondiente en el brillo y sus frecuentes tránsitos los hacen más fáciles de detectar. El video escanea a lo largo del tiempo (eje x) y modula el tono en función de la magnitud (eje y). El tono más bajo representa magnitudes mas tenues. En este video, se cubren alrededor de doce días y se pueden escuchar 3 tránsitos como caídas rápidas en el brillo. Esta curva de luz fue observada continuamente desde el espacio a alta cadencia por el satélite TESS de NASA, por lo que no hay brechas estacionales en la cobertura, y la curva de luz no es muy diferente de la versión por fases a continuación.
El siguiente video es la curva de luz en fase de WASP-17b, el exoplaneta en tránsito observado. Se determinó que WASP-17b orbitaría su estrella anfitriona en un período de 3 días y 17 horas. ¡Esa es la duración de un año en WASP-17b! Con este período orbital y las propiedades de su estrella hogar, se calcula que WASP-17b tiene aproximadamente la mitad de la masa de Júpiter con casi el doble del radio, por lo que es un planeta de muy baja densidad. En el video, se puede escuchar dos períodos completos, cada uno de los cuales consiste en el brillo de referencia de la estrella y una caída rápida en el brillo que corresponde al tránsito de WASP-17b. El video explora la fase (eje x) y modula el tono en función de la magnitud (eje y). El tono más bajo representa magnitudes mas tenues.
Los astrónomos también pueden aprender algo sobre la atmósfera de un exoplaneta durante un tránsito. Parte de la luz de la estrella atraviesa la atmósfera del planeta durante el tránsito y es absorbida. La diferencia entre el espectro en tránsito y fuera de tránsito de la estrella crea un nuevo espectro de transmisión de la atmósfera planetaria que puede analizarse para determinar los elementos atómicos y moleculares que contiene. La composición atmosférica, junto con el tamaño orbital y la temperatura estelar, es importante para determinar si un exoplaneta puede albergar vida. A continuación se muestra un video sonificado de un modelo del espectro de transmisión de WASP-17b, que proporciona un buen ajuste a los colores reales observados en todo el espectro de transmisión. Este video explora un gráfico de brillo medido en flujo o intensidad de luz (eje y) frente a longitud de onda (eje x), donde el tono más bajo representa un flujo más débil. El espectro está en el rango de longitud de onda infrarroja del espectro electromagnético, moviéndose de 10,000 a 50,000 Angstroms. La región infrarroja es donde ciertas firmas espectrales que definen la composición son más fáciles de medir. Las bandas anchas y fuertes de absorción de las moléculas en la atmósfera del planeta, principalmente del vapor de agua, provocan una disminución profunda del brillo en varias regiones.
El modelo de espectro es de Sing et al. 2016. La curva de luz es del Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA.