¿Qué porcentaje de planetas se encuentran en una posición en la que pueden ser vistos de canto desde la Tierra? (y, por tanto, capaces de sufrir tránsitos)

Question

La estrella número 12644769 del catálogo de entrada de Kepler fue identificada como una binaria eclipsante con un período de 41 días, a partir de la detección de su eclipses mutuos (9). Los eclipses se producen porque el plano orbital de las estrellas está orientado casi de canto visto desde la Tierra . Durante los eclipses Durante los eclipses primarios, la estrella más grande, denominada "A", es parcialmente eclipsada por la estrella más pequeña "B", y el flujo del sistema se reduce en aproximadamente un 20%. estrella más pequeña "B", y el flujo del sistema se reduce en aproximadamente un 13%.

Desde http://www.sciencemag.org/content/333/6049/1602

Sin embargo, la cuestión es que, de todas las configuraciones posibles de borde, hay muchas más configuraciones en las que un planeta nunca puede estar en posición de borde, que configuraciones en las que un planeta podría estar potencialmente en posición de borde. (Yo diría que esto ocurre en menos de uno de cada cientos de casos)

Entonces, ¿por qué podemos observar tantos tránsitos?

Answer 1

Porque hay muchos planetas ahí fuera.

Resulta que hay una página web entera dedicada a calcular esa respuesta .

Los tránsitos sólo pueden detectarse si la órbita planetaria está cerca de la línea de visión (LOS) entre el observador y la estrella. Esto requiere que el polo orbital del planeta esté dentro de un ángulo de $d_*/a$ (parte 1 de la figura siguiente) medido desde el centro de la estrella y perpendicular a la LOS, donde $d_*$ es el diámetro estelar (= 0,0093 UA para el Sol) y $a$ es el radio orbital del planeta.

Esto es posible para todos los $2\pi$ ángulos sobre la LOS, es decir, para un total de $4\pi d_*/2a$ estereorradianes de las posiciones de los polos en la esfera celeste (parte 2 de la figura).

Así, la probabilidad geométrica de ver un tránsito para cualquier órbita planetaria aleatoria es simplemente $d_*/2a$ (parte 3 de la figura) ( Borucki y Summers, 1984 , Koch y Borucki, 1996 ).

En el caso de la Tierra y de Venus, este porcentaje es del 0,47% y del 0,65%, respectivamente (véase la tabla anterior). Dado que los tránsitos rasantes no son fáciles de detectar, se ignoran los que tienen una duración inferior a la mitad de un tránsito central. Dado que una cuerda igual a la mitad del diámetro está a una distancia de 0,866 del radio del centro de un círculo, los tránsitos utilizables representan el 86,6% del total. Si otros sistemas planetarios son similares a nuestro sistema solar en el sentido de que también contienen dos planetas del tamaño de la Tierra en órbitas interiores, y puesto que las órbitas no son coplanares dentro de $2d_*/D$ las probabilidades se pueden sumar. Así, aproximadamente $0.011 \times 0.866$ $= 1\%$ de las estrellas de tipo solar con planetas deberían mostrar tránsitos del tamaño de la Tierra.

¡Esto es bastante asombroso! Kepler lleva poco tiempo ahí, y tiene una posible lista de casi 2.000 planetas, ¡sólo observando unas 150.000 estrellas durante un par de años! Así que si sólo el 1% transita estadísticamente, eso significaría que sólo al azar 1500 sistemas tendrían la orientación correcta ( dados los resultados hasta la fecha, eso tiene sentido ). Y dado que unas 7.500 estrellas fueron eliminadas de la consideración por ser variables de un tipo u otro... Creo que sería bastante seguro decir que casi todas las estrellas que existen tienen al menos algún tipo de cuerpo planetario a su alrededor.

Answer 2

Me sumo a la ya excelente respuesta de Larian y añado un detalle. Muchos de los exoplanetas en tránsito se encuentran a separaciones orbitales muy pequeñas de sus anfitriones. Hay estrellas que han albergado múltiples planetas dentro de una distancia orbital menor que la de Mercurio alrededor del Sol. Por ejemplo, Kepler-20, que recientemente se anunció que tenía dos planetas del tamaño de la Tierra, tiene tres planetas del tamaño de Neptuno, todos orbitando dentro de la órbita de Mercurio ( "Se descubren dos planetas del tamaño de la Tierra" ). La estrella es sólo ligeramente más pequeña que el Sol. El planeta más interno tiene d*/2a, la probabilidad de tránsito geométrico de la respuesta de Larian, ¡de casi el 10%! Para muchos detalles sobre este sistema, véase Kepler-20: Una estrella similar al Sol con tres exoplanetas subneptunos y dos candidatos del tamaño de la Tierra . Muchos de los planetas en tránsito descubiertos por Kepler y otros equipos que utilizan el método de tránsito están igualmente cerca de sus estrellas anfitrionas.

Le sugiero que busque en Explorador de datos de exoplanetas . Vaya a la vista de tabla, seleccione planetas en tránsito en el menú desplegable de la esquina superior izquierda. En el momento en que escribo, hay 178 exoplanetas confirmados descubiertos por el método de tránsito (que seguramente aumentarán pronto). A continuación, haz clic en el gran "+" de la esquina superior derecha y selecciona a/R*. Esto no es más que la inversa de D*/2a. Verás que un gran número de planetas en tránsito tienen valores muy pequeños de a/R*, lo que significa probabilidades de tránsito muy altas.