Modelagem de trânsitos planetários nas curvas de luz do telescópio espacial TESS

Abstract

Neste trabalho, exploramos as potencialidades do uso da análise de Fourier na detecção e modelagem de trânsitos planetários de curvas de luz provenientes de FFIs do Telescópio Espacial TESS. Para isso desenvolvemos um algoritmo em Python para aquisição dos dados, aplicação do periodograma LombScargle para identificar sinais periódicos e obter o período orbital dos exoplanetas. A partir disso utilizamos uma função de modelagem baseada em análise de Fourier para obter um modelo empírico para as curvas de luz das estrelas identificadas como TIC ID 38846515, TIC ID 231663901, TIC 284475976 e TIC ID 25155310, cujos tipos espectrais são F2, G6, G1 e G2, e massas 1.44 ± 0.243534 M⊙, 1.05 ± 0.12945 M⊙, 1.17 ± 0.14934 M⊙ e 1.01 ± 0.123355, respectivamente, e comparamos o ajuste desse modelo com o modelo dinâmico batman através dos valores obtidos de χ 2 red. Demonstramos que o modelo obtido por análise de Fourier se ajusta melhor aos dados, sendo promissor na identificação e estudo de exoplanetas. Por fim, fizemos medidas para os raio dos exoplanetas, semi-eixo maior das órbitas e inclinação dos planos orbitais. Os valores encontrados se mostraram consistentes com medidas feitas previamente e encontradas na literatura. Como resultado inédito, obtivemos evidências de ressonância entre a órbita de dois dos exoplanetas estudados e a rotação da estrela central dos respectivos sistemas.

In this work, we explore the potential of using Fourier analysis in detecting and modeling planetary transits from light curves coming from TESS Space Telescope FFIs. For this, we developed an algorithm in Python for data acquisition, application of the LombScargle periodogram to identify periodic signals and obtain the orbital period of exoplanets. From this we use a modeling function based on Fourier analysis to obtain an empirical model for the light curves of the stars identified as TIC ID 38846515, TIC ID 231663901, TIC 284475976 and TIC ID 25155310, whose spectral types are F2, G6, G1 and G2, and masses 1.44 ± 0.243534 M⊙, 1.05 ± 0.12945 M⊙, 1.17 ± 0.14934 M⊙ and 1.01 ± 0.123355, respectively, and compare the adjustment of this model with the dynamic model batman through the values obtained from χ 2 red. We demonstrate that the model obtained by Fourier analysis fits better to the data, being promising in the identification and study of exoplanets. Finally, we made measurements for the exoplanets’ radius, semi-major axis of orbits and inclination of orbital planes. The values found were consistent with measurements taken previously and found in the literature. As an unprecedented result, we obtained evidence of resonance between the orbit of one of the exoplanets studied and the rotation of the central star.