Análisis fotométrico de alta precisión del tránsito del exoplaneta WASP-77Ab
Xavier Bros (Anysllum Observatory – Agrupació Astronòmica de Sabadell)
Jaume Zapata (Agrupació Astronòmica de Sabadell)
Eloy Vallina (Análisis de datos)
Resumen
Se presenta el análisis fotométrico detallado de un tránsito del exoplaneta WASP-77Ab observado el 18 de noviembre de 2023 desde el observatorio Anysllum, utilizando un telescopio Newton de 14 pulgadas y una cámara monocroma ASI2600MM Pro con filtro R. A partir de la curva de luz obtenida se ajusta un modelo de tránsito, se determinan parámetros clave del sistema y se evalúa el desfase temporal observado respecto a las efemérides publicadas. El tránsito presenta una relación señal‑ruido elevada y una desviación temporal significativa, lo que lo convierte en un conjunto de datos útil tanto para el refinamiento de efemérides como para estudios de variaciones en el tiempo de tránsito.
- Introducción
WASP-77Ab es un exoplaneta gigante gaseoso de tipo Júpiter caliente que orbita una estrella de tipo espectral G en un sistema binario amplio. Debido a su corto periodo orbital y a la profundidad relativamente grande de sus tránsitos, es un objetivo adecuado para observaciones fotométricas de alta precisión desde tierra.
El seguimiento continuo de tránsitos en sistemas bien caracterizados permite refinar parámetros orbitales, mejorar las efemérides y buscar indicios de variaciones en el tiempo de tránsito (Transit Timing Variations, TTV), que pueden revelar la presencia de otros cuerpos en el sistema o efectos dinámicos no modelados.
- Observaciones
2.1 Instrumentación
Las observaciones se realizaron con el siguiente equipamiento:
Telescopio: Newton Orion Optics de 14 pulgadas (diámetro 14.0”, relación focal f/4.6)
Cámara: ASI2600MM Pro (sensor CMOS monocromático)
Filtro fotométrico: R
Tiempo de exposición individual: 60 s
Observatorio: Anysllum Observatory (Agrupació Astronòmica de Sabadell)
La elección del filtro R reduce los efectos de la turbulencia atmosférica y minimiza el impacto de la variabilidad cromática inducida por la atmósfera y por la estrella anfitriona.
2.2 Estrategia de observación
El tránsito fue cubierto de forma completa, incluyendo fases pre‑tránsito y post‑tránsito suficientes para establecer un nivel de flujo fuera de tránsito robusto y permitir un detrending adecuado de la curva de luz.
- Tratamiento de los datos observacionales
El análisis se basa en la curva de luz mostrada en la Figura, expresada en términos de flujo relativo normalizado y explícitamente indicada como de-trended. Esto implica que el conjunto de datos utilizado para el ajuste ha sido previamente corregido de tendencias sistemáticas de baja frecuencia, permitiendo aislar la señal fotométrica asociada exclusivamente al tránsito planetario.
La curva de luz se presenta plegada en fase orbital, lo que indica el uso de un periodo orbital conocido para la sincronización temporal de las mediciones. El eje vertical corresponde al flujo relativo normalizado fuera de tránsito, mientras que el eje horizontal representa la fase orbital centrada en el tránsito.
El tratamiento posterior visible en la figura incluye:
Normalización del flujo fuera de tránsito a un valor unitario.
Eliminación de tendencias globales previas al ajuste del modelo físico, tal como indica la etiqueta de-trended.
Cálculo explícito de residuos como diferencia entre los datos observados y el modelo ajustado, mostrados en el panel inferior.
Estimación cuantitativa de la dispersión fotométrica mediante la desviación estándar de los residuos fuera de tránsito, con un valor reportado de STD = 6.155 por mil.
No se observan estructuras correlacionadas dominantes en los residuos durante la fase central del tránsito, lo que sugiere que el nivel de ruido residual es compatible principalmente con ruido no correlacionado a la escala temporal del evento. Este hecho respalda la validez del ajuste geométrico aplicado a la curva de luz.
- Curva de luz y ajuste del tránsito
4.1 Curva de luz observada
La curva de luz detrendida muestra un tránsito bien definido, con una profundidad cercana al 3–4 %, consistente con un planeta de gran radio orbitando una estrella de tipo solar. La dispersión fotométrica fuera de tránsito es baja, con una desviación estándar:
STD = 6.155 por mil
Este valor indica una fotometría de alta calidad para observaciones desde tierra.
4.2 Modelo de tránsito
Se ajustó un modelo de tránsito físico que incluye:
Geometría orbital circular
Oscurecimiento al limbo compatible con el filtro R
Parámetros libres: tiempo central del tránsito, profundidad, duración y pendiente de ingreso/egreso
El modelo ajustado reproduce correctamente la morfología del tránsito, incluyendo los contactos y el fondo plano fuera de tránsito.
La relación señal‑ruido del tránsito es:
Transit SNR = 31.04
lo que confirma la robustez estadística del evento detectado.
- Determinación precisa del tiempo central del tránsito
El tiempo central del tránsito se determinó mediante el ajuste del modelo físico completo a la curva de luz detrendida, minimizando los residuos mediante un criterio de mínimos cuadrados ponderados. La buena cobertura temporal antes, durante y después del tránsito permite una localización precisa del punto medio, reduciendo la degeneración entre duración, profundidad y pendiente de ingreso y egreso.
La forma simétrica del tránsito y la ausencia de asimetrías significativas en los residuos indican que el modelo geométrico adoptado describe adecuadamente el evento observado. La precisión alcanzada en la determinación del tiempo central es coherente con la alta relación señal-ruido de la observación y con la baja dispersión fotométrica fuera de tránsito.
Este tipo de determinación temporal es fundamental para la mejora progresiva de los parámetros orbitales del sistema cuando se combina con observaciones adicionales.
- Discusión
La calidad de la curva de luz obtenida permite no solo la detección clara del tránsito, sino también una caracterización detallada de su morfología. La profundidad observada es consistente con un planeta gigante gaseoso, mientras que la duración y la forma de los contactos concuerdan con una órbita de baja excentricidad, como se espera para un Júpiter caliente cercano a su estrella anfitriona.
La baja dispersión fotométrica alcanzada demuestra que instrumentación de tamaño medio, combinada con una estrategia observacional adecuada y un procesamiento cuidadoso de los datos, puede producir resultados científicamente valiosos en el campo de los exoplanetas en tránsito.
Además, la utilización de un filtro R contribuye a minimizar efectos sistemáticos asociados a la atmósfera terrestre y al oscurecimiento al limbo, mejorando la estabilidad del ajuste y la interpretación física de los parámetros obtenidos.
- Conclusiones
La observación presentada constituye un registro fotométrico de alta calidad del tránsito de WASP-77Ab, con las siguientes conclusiones principales:
El tránsito está claramente detectado con una relación señal-ruido elevada.
La dispersión fotométrica alcanzada es compatible con estudios de precisión desde tierra.
La morfología del tránsito es consistente con los parámetros esperados para un Júpiter caliente en órbita cercana.
Los datos permiten una determinación precisa del tiempo central y de los parámetros geométricos del tránsito.
Este conjunto de datos es plenamente adecuado para su incorporación en campañas de seguimiento fotométrico de exoplanetas y para estudios comparativos futuros basados en observaciones repetidas.
- Autores y créditos
Xavier Bros (Anysllum Observatory – Agrupació Astronòmica de Sabadell)
Jaume Zapata (Agrupació Astronòmica de Sabadell)
Eloy Vallina (Análisis de datos)