El efecto del oscurecimiento del borde estelar en las curvas de luz de un tránsito
Hay dos cuerpos principales involucrados en el modelado de un fenómeno de tránsito: la estrella y el planeta. Iniciamos este recorrido educativo describiendo la parte estelar del modelo de tránsito.
Bajo ciertas circunstancias relacionadas con la órbita del planeta, observaremos el planeta pasando frente a la estrella, como se ilustra a continuación:
Tanto la estrella como el planeta tienen características específicas que juegan un papel e influyen en el fenómeno del tránsito y cómo será observado por nosotros, los observadores.
Vamos a ver cómo la estrella afecta al tránsito: el efecto de oscurecimiento de los bordes de la estrella o “limb-darkening”.
Como se puede apreciar en la figura de arriba, el disco estelar no se ve uniforme, se vuelve más oscuro a medida que nos alejamos del centro del disco. La luz del borde del disco viaja una distancia más larga dentro de la atmósfera de la estrella en comparación con la luz proveniente del centro del disco. Debido a esto, la luz del borde se originará desde una mayor altitud en las atmósferas de las estrellas. La temperatura será más baja y así esta luz será más tenue.
La fuerza del oscurecimiento de los bordes depende de los parámetros físicos de la estrella (temperatura de la estrella anfitriona, gravedad estelar, metalicidad estelar) y el filtro con el que estamos observando. Por esto, es importante especificar el filtro de observación para cada tránsito que sea subido a las diferentes plataformas dedicadas a la observación de tránsitos de exoplanetas.
Pero, ¿cómo afecta el oscurecimiento de los bordes al tránsito? Cuanto más débil es el oscurecimiento de las extremidades, más uniforme será el disco estelar. Esto producirá un tránsito con un ingreso y una salida más aguda.
Dos factores que afectan el oscurecimiento de los bordes en las observaciones
1. La naturaleza de la estrella
Las estrellas más calientes tienen un oscurecimiento de las extremidades más débil. Entonces, si observamos, con el mismo filtro, dos planetas similares en tránsito alrededor de dos estrellas diferentes, el tránsito alrededor de la estrella más caliente se verán diferentes.
2. El filtro de observación
Además, cuando se observa el mismo sistema estrella-planeta en longitudes de onda más largas, se producirá un oscurecimiento de las extremidades, será más débil, y el tránsito se verá más nítido. Esta es una de las razones por las que preferimos observar tránsitos con filtro rojo, ya que los tránsitos más nítidos dan una mejor estimación del tiempo de tránsito.
Otras lecturas:
Una de las mejores formas que tenemos para modelar este efecto es la llamada ley de los 4 coeficientes:
donde I es el brillo del disco estelar en un punto específico, relativo al brillo en el
centro, μ es el coseno del ángulo de visión (consulte la figura a continuación) y a1,2,3,4 son los coeficientes de oscurecimiento de las extremidades. Puede encontrar más información sobre esta fórmula y otras en estos documentos:
– https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/aa8405/pdf
– http://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/2000A%26A…363.1081C
