PLANIFICAR OBSERVACIONES

Cómo planificar la observación de un planeta extrasolar.
observando exoplanetas

De acuerdo… hemos decido que queremos “observar” un exoplaneta y ahora qué?

Pues vayamos por partes:

Apectos previos:

(si quieres ir al grano, es decir, a las herramientas para planificar, sáltate los aspectos previos (click aquí)

¿Los planetas extrasolares se observan? No, generalmente no, los exoplanetas más bien se detectan. Sólo podremos observarlos (ver su imagen directa) si… a) viajamos hasta él, b) disponemos de tiempo de observación en telescopios profesionales de grandes aperturas con instrumentación muy específica para ello -si el telescopio está en órbita terrestre, mucho mejor-, y c) si además el planeta es joven y por tanto caliente (brilla por sí mismo) y bien separado de su órbita. Sólo 35 casos han sido directamente observados.
En resumen, que a nuestros efectos, y a nivel de aficionado a la astronomía, no vamos a ver más planetas que los del Sistema Solar.
Ahora bien, la gran noticia es que podemos detectarlos.

¿Qué metodo emplea un astrónomo aficionado para detectar exoplanetas? El método del tránsito.

¿Qué equipo necesitamos?

  • Telescopio de mediana apertura, como siempre cuanto mayor sea mejor, pero he visto observaciones con telescopios de 5 cm. Con 20 o 25 cm tenemos muchos tránsitos a nuestro alcance.
  • Montura motorizada, con goto y controlable con un PC.
  • CCD para registrar la luz de la estrella, opcionalmente equipada con algún filtro fotométrico, preferentemente R (si queremos que nuestros datos sean comparables con otras medidas).
  • Paciencia.

¿Qué resultados cabe esperar?

Hace años que se registran tránsitos de exoplanetas con telescopios de aficionado con muy buenos resultados. Véase como ejemplo los recogidos en la página ETD, que compila observaciones profesionales con amateurs. Según la profundidad del tránsito, seremos capaces de detectar más o menos exoplanetas pero, en cualquier caso, disponemos de una larga lista de objetivos.
Tengamos en cuenta que los primeros tránsitos se detectaron con instrumentos de pequeña abertura, fue el caso de STARE y de numerosos proyectos de búsqueda como SuperWASP que emplean objetivos de hasta 8 cm de abertura. Es decir, si quieres puedes. Alcanzarás tránsitos más o menos profundos, con más o menos dispersión y error de medida pero el tránsito se manifiesta.

Herramientas para planificar la observación:

Primera cuestión: ¿Conozco qué planeta quiero observar (Caso 1) o conozco qué noche puedo observar (Caso 2)?

Caso 1) He elegido un exoplaneta que, por algún motivo, me interesa observar.  Para ello necesito saber cuándo va a estar visible. Ésto depende de dos circunstancias:
a) que la estrella sea visible desde nuestra latitud en determinada época del año y
b) que el exoplaneta realice un tránsito, es decir, que tenga a bien cruzar la línea visual entre su estrella y nuestro observatorio.

a) El calendario de observación nos lo proporciona la herramienta Object Visibility – Starobs

Object Visibility StarobsSupongamos que queremos planificar una campaña de observación de, por ejemplo, WASP-43b: nos interesa saber qué época del año es la mejor para observarlo, es decir, cuándo va a estar la estrella visible desde nuestro observatorio y cuándo va a alcanzar la máxima altura respecto al horizonte.

Para ello disponemos de la aplicación web del ING Group of Telescopes, Starobs.

Indicando en los campos correspondientes las coordenadas geográficas de nuestra posición y las coordenadas del objeto a estudiar, lel programa produce el gráfico que podéis ver más abajo y que comentaremos.

En Observatory ya tenemos predefinidos una serie de observatorios profesionales. Salvo que vivamos al lado, nos toca indicar nuestras coordenadas. La cifra entre paréntesis es la altura del lugar.

También podemos indicar una relación de objetos que previamente tengamos preparada en formato texto (aquí tienes bases de datos que te permiten exportar a txt). Esta opción produciría una interesante gráfica que nos ayuda a planificar campañas de observación anuales, por ejemplo.

Un click en retrieve y nos devuelve una gráfica con la altura que va alcanzando el objeto sobre el horizonte en cada mes.

Object Visibility Starobs wasp-43b¿Qué nos dice este gráfico pues?: que los mejores meses para observar WASP-43b son febrero y marzo. Durante ambos meses, vista desde nuestra posición, la estrella alcanza su mayor altura, que no es mucha para este objeto, por cierto. Tengamos en cuenta que siempre tratamos de minimizar el efecto de la masa de aire (columna de la derecha) y… a menor altura más atmósfera y por tanto menos calidad de la observación.

La siguiente tarea será encontrar los tránsitos que ocurren durante dicho periodo, lo que vemos a continuación.

b) Tiempo del tránsito del exoplaneta.

Sabiendo que en enero y febrero vamos a prepararnos para cazar a WASP-43b, vamos a determinar la fecha exacta en que comienza y termina el tránsito. Para ello he utilizado dos herramientas: ETD y NEA pero aunque la segunda me parece más completa, también es algo menos visual, así que aquí hablaré de la ETD – Exoplanet Transit Database.
ETDModo de empleo:

0) Accede a ETD
1) Búsquese en el menú izquierdo el nombre del planeta objetivo y hágase click sobre él.
2) Asegúrate de que las coordenadas de tu observatorio son las correctas:coordenadas ETD predicción tránsito

3) vemos un primer bloque de información: parámetros del tránsito, posición y foto del campo. Váyase más abajo y obsérvese relación de tránsitos del objeto frente a su estrella desde el día de la consulta (hoy) hasta 6 meses después. Aquellos tránsitos observables porque ocurren durante la noche, son los coloreados en negro. En gris los que ocurren por debajo del horizonte y en amarillo los que ocurren con el Sol sobre el horizonte.

tránsitos
Obtenemos para cada tránsito tres datos importantes: el Tiempo Juliano, día y hora en Tiempo Universal para el comienzo (ingreso), tiempo medio y fin del tránsito (egreso) así como la altura sobre el horizonte que alcanza en cada hito el objeto observado.
4) Ya sólo resta desplazarnos por la lista de tránsitos generada hasta los meses óptimos para la observación, determinados en el punto anterior, y anotar la fecha en la que nuestro planeta transitará frente a su estrella.

Caso 2) ¿qué exoplanetas estarán “a tiro” en una fecha determinada.

El en caso muy común de que lo único que tengamos claro a priori es cuando vamos a poder montar el equipo para observar (o tiempo de observación asignado en un observatorio) todo se simplifica: esta página del ETD te indicará todos los exoplanetas que transitan en una fecha concreta para tu lugar de observación.

demo etd transit predictions

Es recomendable averiguar si dicha noche habrá Luna, su luminosidad y si estará cercana a nuestro objeto. Los exoplanetas con estrellas más brillantes admiten observar en noches con Luna pero si ésta está demasiado cercana reducirá el contraste entre el fondo del cielo y la estrella, empeorando los resultados. Una vez más, Object Visibility , pero seleccionando la opción Staralt, nos permitirá predecir posición y altura de estrella y luna para cada hora de la noche:

object visibility staralt

Éste es un ejemplo de mala observación. La Luna está presente con una iluminación del 97%, si bien no está demasiado cercana a nuestro objeto (WASP-12b en este ejemplo). Con buen seeing  (transparencia y estabilidad atmosférica) casi me atrevería a intentar cazar el tránsito porque WASP-12 es una estrella de magnitud 12 y la profundidad del tránsito es relativamente grande (15 mmag) pero el dato que nos asegura una observación con datos muy pobres es que cuando ocurre el tránsito, el objeto está todavía muy bajo sobre el horizonte. A menor altura, más cantidad de atmósfera ha de atravesar la luz que emite la estrella hasta llegar a nosotros, es decir, más masa de aire.

Pero afortunadamente, tenemos otros candidatos para esa noche… ¿qué tal HAT-P-10/WASP-11 b?