15/06/2016
El meu Treball de Màster en Física d’Altes Energies, especialitat d’Astrofísica i Cosmologia, ha estat relacionat amb el mètode del trànsit, una de les tècniques de detecció d’exoplanetes més exitoses durant els últims anys, així com amb l’objectiu de trobar i posar en context possibles sinergies entre futures missions destinades a la cerca d’exoplanetes. La memòria completa del treball està redactada íntegrament en anglès, ja que és la llengua del màster.
La tècnica del trànsit consisteix en trobar planetes extrasolars mitjançant la detecció de caigudes periòdiques en el flux mesurat en determinades estrelles. És necessari, per tant, detectar, com a mínim, més d’un trànsit si es vol confirmar l’existència de l’exoplaneta. Aquesta és la tècnica utilitzada en missions espacials recents, com el telescopi Kepler i futures missions. No obstant, hi ha futures missions en què està previst que els períodes d’observació siguin prou curts com per detectar un sol trànsit per sistema, en la majoria de casos (ex: TESS). Aquesta restricció ens porta a l’interès de desenvolupar una metodologia en què puguem estimar alguns dels paràmetres claus dels sistemes, contenint candidats a exoplanetes, disposant de la informació d’un trànsit únic. Anomenem a aquesta metodologia, la tècnica del trànsit simple.
L’objectiu principal del treball és testejar la tècnica del trànsit simple en exoplanetes confirmats per la missió Kepler, calculant el seu període orbital mitjançant l’ús d’equacions ja deduïdes que permeten estimar el període de translació del planeta, a partir de la informació que ens dóna el trànsit: la seva duració, forma i fondària. Posteriorment, es comparen els períodes obtinguts amb la tècnica del trànsit simple amb els períodes reals, ja coneguts prèviament. Uns resultats precisos donats per la tècnica del trànsit simple permetran deduir una bona sinergia entre les futures missions CHEOPS i TESS. TESS trobarà molts candidats a exoplanetes que posteriorment podran ser estudiats per CHEOPS sempre i quan es conegui el moment idoni per observar.
Primerament es creen ajustos de les corbes de llum que representen els sistemes en trànsit. Això es fa amb un programa, conegut com JKTEBOP, que modelitza les corbes de llum (flux en funció del temps) enregistrades per Kepler amb l’ajuda de diversos paràmetres introduïts per l’usuari i corresponents al sistema planeta-estrella. Llavors es determinen els temps de contacte 1, 2, 3 i 4, donats per la forma de la corba de llum (veure figura).
Aquests ajustos són més bons quant més precises són les mesures del flux (estrelles properes i brillants) i més profunds són els trànsits (planetes grans). És imprescindible obtenir un ajust prou precís si es vol aplicar la tècnica del trànsit simple per trobar el període orbital de l’exoplaneta.
Tenint en compte la feina requerida, es decideix seleccionar una mostra de corbes de llum corresponent a 18 exoplanetes confirmats, generalment corresponents a trànsits profunds trobats per Kepler, per a la qual s’aplica la tècnica del trànsit simple. Es troba que les estimacions dels períodes són fiables en 9 dels sistemes analitzats, mitjanament fiables en 3 sistemes i no fiables en els 6 restants. Es mostren a la taula següent els períodes orbitals calculats (quarta columna) amb els períodes reals (cinquena columna), juntament amb la fiabilitat dels ajustos de les corbes (última columna).
Finalment es conclou que els resultats no fiables no són causats per una falta de fiabilitat de la metodologia, sinó per la baixa precisió obtinguda en les mesures del flux de l’estrella, com és el cas de la segona corba de llum mostrada. També es conclou que amb la fiabilitat del mètode i que TESS buscarà trànsits en estrelles més properes i brillants, es podran obtenir ajustos prou precisos i fiables per aplicar la tècnica del trànsit simple en una mostra força àmplia de candidats trobats per TESS, incloent-hi, també, planetes similars a la Terra i localitzats dins la zona habitable de les seves estrelles. Llavors aquests candidats considerats interessants podran ser estudiats, confirmats i analitzats mitjançant futures observacions amb CHEOPS.
Es pot descarregar el treball complet des d’aquí.
Alex Pagès és Graduat en Física per la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i Màster en Física d’Altes Energies, Astrofísica i Cosmologia, també per la UAB. Alex Pagès és el soci número 50 d’Astrogirona, Associació Astronòmica de Girona.