Exoplanetas: generalidades y métodos de descubrimiento.

1. «Exoplanetas»
David Felipe Barros Ramírez
Instituto de Física
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Universidad de Antioquia

2. Definición
• Masas por debajo de las
necesarias para la fusión del
Deuterio.
• M<13 Mj
• Rocosos, gaseosos,
gigantes, «earth-like»,
«hot jupiters».

3. Propiedades
HD 209458

4. Primeros descubrimientos
• Primer exoplaneta
confirmado: Bruce Campbell,
G. A. H. Walker (1988)
• Estrella que orbita: Gamma
Cephei
• Planeta: Gamma Cep b

5. Gamma Cep b

6. ¿Cómo los detectamos?

7. Velocidad radial (RV)
Sistema Estrella-Planeta se
desplaza según la velocidad propia
del centro de masa.
El movimiento será circular o
elíptico si sólo existe un planeta.
Más complicado si existen varios
planetas.

8. Velocidad radial (RV)
• Presencia de planetas significa
mayor perturbación en la
velocidad radial.
• La velocidad radial cambia en
función de la combinación de
la velocidad radial del CM y de
la velocidad radial de rotación
de la estrella
• Componente radial de
la velocidad del CM más la
componente radial de la
velocidad de rotación.

9. Velocidad radial (RV) / Efecto Doppler
Amplitud de oscilaciones se
relaciona con desplazamiento de
la frecuencia de la luz.
Del desplazamiento de las líneas
espectrales puede determinarse
la velocidad del movimiento.
Relación entre frecuencia
observada y frecuencia real.

10. Velocidad radial (RV) / MCU
Variaciones de Velocidad radial en la estrella 70 Vir Regularidad en las
variaciones.
116.7 días invierte en recorrer
su trayectoria alrededor de
CM.
Curva senoidal, corresponde a
un movimiento vibratorio
armónico simple.
Regularidad del grafico
relacionada con la
excentricidad orbital

11. ¿Con qué se detecta la velocidad radial?
• HARPS (High Accuracy Radial Velocity
Planet Searcher)

12. Observatorio «La Silla»
Espectrógrafo Echelle montado a
un telescopio de 3.6 metros.
Se encuentra aislado al vacío por
una recamara de la cual se extrae
todo el aire por una bomba de
vacío.

14. Detección por transito
Observación fotométrica de la
estrella.
Variación en la intensidad
electromagnética.
Señales de cuerpos eclipsantes.
Candela (Flux) VS Tiempo

15. ¿Cómo se relaciona esta medición
con el exoplaneta que la orbita?
Cambio de intensidad durante el
transito.
Intensidad de la estrella
Radio del planeta
Radio de la estrella

16. ¿Es suficiente para afirmar que hemos
detectado el tránsito de un planeta
gigante?
¡Podría ser una enana
marrón!
Necesitamos más datos:
masa del planeta y
radio del planeta.
Densidad -> ¿rocoso? ¡VELOCIDAD RADIAL!
¿gaseoso? ¿liquido?

17. Transito: tiempo.
Periodo orbital
Radio de la estrella
Angulo entre el
plano de la orbita
y el observador.
Radio de la orbita

18. Periodo de rotación y distancia a la
estrella
Tiempo transcurrido entre dos
observaciones de un hito del tránsito
ampliamente separadas
Número de tránsitos observados.
Conocido el periodo de
rotación del planeta, por
tercera ley de Kepler nos da
el semieje mayor en función
de las masas y el periodo
orbital
Como Mp<<<M*

19. Instrumentos de detección
Telescopio espacial Kepler.

20. Fotómetro
Arreglo de 42 Dispositivos de
Carga Acoplada. (CCD)
Conversión espontánea de luz
recibida en corriente eléctrica.
2200x1024 pixeles.
Solo la información de estrellas
con R>16 es tomada.

21. Kepler por dentro

22. ¿A dónde estamos viendo?

23. Detección por microlensado gravitacional

24. ¿Cómo lo interpretamos?
¡Estos es lo que nos
indica si hay un planeta!
Magnicación
por lente
estelar
Así se ve la luz de la
estrella al ser
magnificada por
otra.
¡La interpretación
fotométrica de esta
luz nos dice si hay o
no un planeta junto
a la estrella-lente!

25. Instrumentos de detección
Telescopio espacial Spitzer.

26. Instrumentación

27. Imagen directa
HR 8799
Telescopio Hale (5 metros)

28. Características de estos sistemas
• Estrellas de bajas temperaturas
• Tipo espectral <K
• Planetas supermasivos
orbitando a las estrellas.
• Distancia grandes de
los planetas a sus estrellas

29. ¿Cuántos van? ¿Qué método es mas o
menos eficiente?
Numero de Exoplanetas vs Años

30. ¿Habitabilidad?
Zona de habitabilidad
¡Agua
liquida!

31. Planeta 55 Cancri f