¿Cómo saben los astrónomos si un planeta está orbitando una estrella o simplemente es otra estrella en el fondo?

Creo que hay dos partes en esta pregunta: ¿Cómo sabemos que el objeto en tránsito es un planeta y cómo sabemos que está unido gravitacionalmente a la estrella madre, en lugar de un intruso?

Si el objeto está realmente orbitando una estrella, deberíamos ver tránsitos periódicos. Si se observa un tránsito candidato, las observaciones de seguimiento también deberían poder observarlo. La falta de confirmación adicional sería un golpe contra la idea de que el objeto está realmente atado. Una herramienta adicional que es útil aquí es la espectroscopia. Si el cuerpo está en órbita, debería influir en el movimiento de la estrella madre, porque orbitarán el centro de masa compartido. Esto significa que el movimiento de la estrella con respecto a un observador cambiará con el tiempo, provocando un cambio Doppler en su luz. Este cambio se puede medir a lo largo de la órbita del cuerpo. Si se observa un cambio periódico, con el mismo período que los tránsitos, entonces tenemos otra prueba de un exoplaneta.

Ahora, las curvas de luz de los exoplanetas en tránsito pueden parecerse a las de los binarios eclipsantes : estrellas binarias donde el plano orbital de los componentes está alineado con la línea de visión del observador. Un par de elementos clave pueden ayudar a los astrónomos a diferenciar entre los dos:

• Un binario eclipsante debería mostrar un eclipse secundario cuando el componente menos luminoso pasa por detrás del primero. No es probable que esto sea prominente en el caso de un exoplaneta en tránsito.
• La masa del objeto en órbita se puede determinar midiendo la velocidad radial de la estrella, determinada al observar el desplazamiento Doppler. Esta es una manera fácil de distinguir un exoplaneta de una estrella.

En resumen, una ocultación de una estrella de fondo por parte de un intruso no sería periódica y no estaría asociada con cambios Doppler en el espectro de la otra estrella. La masa del cuerpo en órbita, así como la presencia o ausencia de un eclipse secundario significativo, puede ayudarnos a determinar su naturaleza.

Me gustaría señalar que hemos fotografiado directamente varios exoplanetas durante la última década. Beta Pictoris y HR 8799 son ejemplos bien conocidos. Hay algunas dificultades con esto, por supuesto; los planetas son mucho menos luminosos que sus estrellas madre, por lo que la luz de la estrella central debe bloquearse durante las observaciones. La imagen directa es útil para los planetas en órbitas frontales, donde miramos casi perpendiculares al plano orbital. Estos exoplanetas, naturalmente, nunca transitarán por sus estrellas madre desde nuestra perspectiva, por lo que los planetas en tránsito generalmente no son planetas fotografiados directamente. Además, la imagen directa también es buena para los planetas en órbitas con ejes semi-mayores grandes, que también son planetas que es poco probable que produzcan tránsitos fuertes desde cualquier posición.