Al examinar la atmósfera de un exoplaneta, ¿se utilizan los espectros de emisión de la estrella o la luz del planeta?

Mi comprensión del método principal que usamos para descubrir la composición de la atmósfera de un exoplaneta es que cuando un exoplaneta transita por su sol, la luz visible pasa a través de la atmósfera del planeta y es absorbida por los elementos de la atmósfera. Luego observamos estas líneas de absorción para averiguar la composición química, ¿verdad? ¿O me estoy equivocando en algunos detalles aquí?

Mi pregunta principal es, ¿la luz que atraviesa la atmósfera del planeta es la luz del sol o los espectros de emisión del sol?

¿También la luz de las estrellas de las diferentes estrellas causará diferentes líneas de absorción? Como decir, un planeta X que orbita una estrella de clase M en lugar del mismo planeta X que orbita una estrella de clase G. Teniendo en cuenta que ambas estrellas son diferentes pero el planeta es el mismo, ¿las bandas de absorción del planeta serían diferentes en cada caso?

Referencias

Respuestas (2)

Las tres técnicas comunes utilizadas para adquirir los espectros de exoplanetas y sus atmósferas son:

Teniendo en cuenta que ambas estrellas son diferentes pero el planeta es el mismo, ¿las bandas de absorción del planeta serían diferentes en cada caso?

No hará ninguna diferencia ya que las líneas de absorción de la atmósfera dependen únicamente del planeta y la luz policromática de la estrella asegura que se mostrarán las mismas líneas sin importar qué sol sea.

Entonces, ¿el primer método significa que medimos los espectros de absorción en diferentes longitudes de onda?
Sí, de hecho. Aquí hay una imagen de las longitudes de onda correspondientes a las líneas de absorción de Na ID que se están midiendo: aanda.org/articles/aa/full_html/2015/05/aa25729-15/F2.html
Entonces, según tengo entendido, un elemento absorbe diferentes longitudes de onda y puede absorber una cierta longitud de onda de los rayos ultravioleta del mismo modo que podría absorber la luz visible. Pero, ¿por qué medimos también la absorción de rayos ultravioleta en lugar de la luz visible? ¿Se debe a problemas de desplazamiento hacia el rojo y convertirse en ruido de fondo?
Las líneas de absorción son discretas, lo que significa que el elemento dado siempre absorberá las mismas frecuencias. Podría pensar en ello como una 'huella digital' de los elementos. La frecuencia mostrada en la imagen arriba mencionada está en el rango de luz visible en 589 norte metro . Más sobre absorción: astronomy.swin.edu.au/cosmos/a/absorption+line

Si buscas una respuesta simple por principios fáciles y no tecnicismos esta sería la imagen...

Cuando el exoplaneta transita entre nuestro punto de vista y su estrella, su disco bloquea parte de la luz. Esto da como resultado una atenuación de la luz estelar que recibimos. Este último se puede analizar como lo hacemos para la luz de cualquier fuente. Está bien aproximado por un espectro de cuerpo negro con líneas más tenues que corresponden a las líneas de absorción de los elementos/especies presentes en la atmósfera estelar.

Si el disco exoplanetario que bloquea la luz también tiene una atmósfera, los constituyentes de esta última absorberán sus líneas típicas y esto resultará en la aparición de líneas más tenues y/o nuevas en el espectro estelar tal como se recibe.

En principio, también podría haber un efecto de dispersión de la atmósfera exoplanetaria. Por ejemplo, un observador en la luna durante un eclipse de sol observaría que el sol se desvanece en general, las líneas de absorción se deben al aire terrestre y una distribución espectral global diferente hacia el rojo debido a la dispersión, también debido al aire.

Sin embargo, en el caso de sistemas exoplanetarios lejanos, ya es sorprendente que podamos hacer el análisis de línea, ya que todo lo anterior solo sucede con la pequeña porción del flujo de estrellas que es interceptada por el planeta y, al mismo tiempo, por nuestro telescopio.

Mi pregunta principal es, ¿la luz que atraviesa la atmósfera del planeta es la luz del sol o los espectros de emisión del sol?

La emisión de la atmósfera estelar hacia nosotros o hacia el exoplaneta se mezcla con la emisión propia de la fotosfera. Prácticamente, es la luz de las estrellas como quieras llamarlo. No tiene realmente una influencia en la difícil medición anterior. Son difíciles porque debemos ver pequeños cambios en relación con una fuente mucho más brillante y de mayor tamaño (angular).

Teniendo en cuenta que ambas estrellas son diferentes pero el planeta es el mismo, ¿las bandas de absorción del planeta serían diferentes en cada caso?

No. En principio podría haber una diferencia en la facilidad de detección, pero las líneas de absorción son típicas del absorbedor no de la fuente de excitación. Obviamente, no podemos buscar la absorción que ocurre en los rayos ultravioleta usando solo luz visible. Pero la muy amplia emisión de estrellas proporciona la misma cobertura espectral en términos de longitudes de onda.

¿Puede explicar qué quiso decir con las líneas de absorción de la atmósfera de la estrella? no soy capaz de entender ¿Cómo puede una estrella tener una línea de absorción cuando es lo que emite luz? No hay otra luz para que absorba, ¿verdad?
@HankRyan Lea el documento que adjunté sobre Transmisión en mi respuesta a continuación. ¡Gran ejemplo de cómo se miden las líneas de absorción!
@Wilhelmroentgen Intenté leerlo, pero no puedo entender mucho porque el idioma es demasiado complejo para mi comprensión, lo siento
@HankRyan, sí, las estrellas emiten luz, pero lo que está alrededor lo absorbe y lo vuelve a emitir. Al estar la reemisión orientada al azar, la luz que nos llega, en esa longitud de onda particular que se absorbe, se atenúa. No se diferencia mucho (por lo que aquí interesa) de colocar un filtro de color transparente entre una lámpara blanca y nosotros. Si el filtro es rojo, la luz que nos llega permanece intacta en el verde y más tenue en el rojo. Sin embargo, reemplace el color con longitudes de onda discretas.
@Alchimista ¿Qué significa remisión orientada aleatoriamente? Además, dado que la estrella tendrá su propio espectro de emisión, ¿provocará esto que las estrellas más grandes con diferentes espectros de absorción provoquen que los planetas emitan espectros de absorción diferentes? ¿O el espectro de absorción de las estrellas no afecta al espectro de absorción de un planeta? En cuanto a la parte del filtro transparente, ¿es un fenómeno de los 'espectros de absorción' de la película? Además, si refleja el color rojo, entonces lo vemos como rojo, ¿cómo se atenúa en rojo?
@HankRyan significa que un átomo que absorbe un fotón puede volver a emitirlo en todas las direcciones, no necesariamente e incluso probablemente en la dirección de llegada. Este resultado en la absorción neta incluso si los átomos pueden absorber y volver a emitir la misma longitud de onda. El resto es exactamente lo que ya está en mi respuesta. La absorción de un sistema es una propiedad de sí mismo. Las dos estrellas pueden, como mucho, dificultar las observaciones, pero no guardan relación con los principios simples que discutimos.
Finalmente, si el filtro que ve es rojo en lugar de azul o verde como en mi ejemplo, por supuesto, la parte atenuada sería el verde azulado. Olvídate incluso del término reflejo aquí. No hay ninguno en mi ejemplo.
@Alchimista Entonces, cuando un átomo emite un fotón, lo emite en todas las direcciones, ¿significa que no solo dispara un fotón? ¿Dispara a muchos?
@Hash, un átomo aislado emite un fotón después de haber absorbido uno. Pero no en la dirección de la entrante. Como resultado neto, el fotón no llegará a sus ojos/visor, se absorbe de todos modos en términos de absorbancia neta. Hay muchos fenómenos en las moléculas, etc., pero me referí a la reemisión solo para evitar una pregunta clásica (¿por qué hay líneas de absorción atómicas o iónicas si cada una reemite lo que puede absorber?)