Observación y estudio de un exoplaneta

Abstract

The main objective of this work was to study an exoplanet by observing how the light of its host star changes when the planet passes in front of it. This process is known as an exoplanet transit. An exoplanet is a planet outside the Solar System. In order to carry out this study, it has been necessary to learn how to use real astronomical data taken from the exoplanet Qatar 4b from the Observatorio Astronómico of Cantabria, understand how the equipment used works, as well as the calibration of images necessary to optimize the information obtained when the observations has been done. From this calibration, it has been possible to extract the brightness of the star as a function of time, and then be able to analyse the transit of the exoplanet. The light flux that is detected from the star is known as the light curve, and it suffers a decrease when an exoplanet crosses in front of it. This decrease is known as the depth of the transit, and it increases the larger the observed exoplanet is and the closer it is to its star. Making a mathematical fit, it is possible to extract some characteristics of both, the exoplanet and the host star. Based on the characteristics of the observed exoplanet, Qatar 4b, it can be deduced that it belongs to the hot Jupiter group. It has a size that is slightly larger than that of Jupiter, Rp = 1.11±0.01 Rjup. And from this and from the known values of the star it orbits we obtain its mass Mp = (4.63 ± 0.17) Mj , the density ρ = (4.19±0.19) g・cm⁻³ and its temperature TP = (1382±69) K. The measurements are in excellent agreement with those made by professional astronomers.

El objetivo principal de este trabajo consiste en realizar un estudio de un exoplaneta que pasa por delante de la estrella a la que orbita. A este proceso se le conoce como tránsito de un exoplaneta. Un exoplaneta es un planeta de fuera del Sistema Solar. Para poder realizar este estudio, ha sido necesario aprender a manejar datos astronómicos reales tomados desde el Observatorio Astronómico de Cantabria del exoplaneta Qatar 4b, comprender el funcionamiento de los equipos empleados, así como el calibrado de imágenes necesario para poder optimizar la información que se obtiene al realizar estas observaciones. A partir de esta calibración, ha sido posible extraer el flujo de luz detectado de la estrella en función del tiempo y así poder analizar el tránsito del exoplaneta. Al flujo de luz que se detecta de la estrella se le conoce como curva de luz, y esta sufre una disminución cuando un exoplaneta atraviesa por delante. A esa disminución se le conoce como profundidad del tránsito y aumenta cuanto mayor es el exoplaneta observado y más cerca de su estrella se encuentra. Realizando un ajuste matemático, es posible extraer algunas características tanto del exoplaneta, como de la estrella anfitriona. En función de las características del exoplaneta observado, Qatar 4b, se deduce que pertenece al grupo Júpiter calientes. Tiene un tamaño que es un poco mayor que este, de Rp = 1.11 ± 0.01 Rjup. Y a partir de esto y de los valores conocidos de la estrella que orbita obtenemos su masa Mp = (4.63 ± 0.17) Mj , la densidad ρ = (4.19±0.19) g・cm⁻³ y su temperatura TP = (1382±69) K. Las medidas se encuentran en excelente acuerdo con las realizadas por astrónomos profesionales. Dados estos resultados, podemos concluir que el exoplaneta...