Messung der Transitlichtkurven der Exoplaneten WASP-84b und KPS-1b am 7. und 8. März 2024

24.04.2024, Dr. Gerold Holtkamp


Es wird die Messung der Transitlichtkurven der Exoplaneten WASP-84b und KPS-1b beschrieben. Aus dem Maß der „Verdunkelung“ der Muttersterne wird der Radius der Exoplaneten bestimmt. Die Transitmethode ermöglicht dies, obwohl die beiden Systeme nur als Punktlichtquellen zu beobachten sind.


Einleitung

Anfang des Jahres 2024 gab es kaum klare Nächte in Osnabrück. Aber die Nacht vom 7./8. März und auch die Nacht 8./9. März (zumindest bis ca. 1 Uhr) waren wolkenlos. Die erste Nacht war windstill. In der zweiten ging dagegen ein mäßiger Wind, weswegen sicherheitshalber die Taukappe des Newton-Teleskops abgebaut wurde, um weniger Angriffsfläche zu bieten. In beiden Nächten spielte der Mond keine Rolle, da bereits am 10. März Neumond war. Die Temperatur lag bei -1° C


Messaufbau

Der apparative Aufbau war in beiden Nächten bis auf die o.g. genannten Änderung derselbe:

Teleskop: Skywatcher Newton 250/1200 mm
Montierung: Skywatcher AZ-EQ6
Filter: Luminanz (Antlia)
Kamera: QHY268M mit Gain 60, Offset 20, Chiptemperatur -10° C
Guiding: Off Axis Guider mit PHD2

Für die Kamerasteuerung wurde AstroArt 8 verwendet.


Transitlichtkurve von WASP-84b am 7. März 2024

Der Stern WASP-84 ist 328 Lichtjahre von der Erde entfernt. Er hat den 0,77-fachen Radius der Sonne und eine Oberflächentemperatur von 5300 K. Er erscheint uns etwa 10,8 mag (Transit Finder) / 10,377 mag (ExoClock) hell und steht am Kopf des Sternbilds Wasserschlange. [1] [2] [3]


WASP-84b wurde 2014 entdeckt. Er umläuft seinen Stern in einer Entfernung von 0,0775 AU (Entfernung Erde-Sonne). Er braucht für einen Umlauf 8,5 Tage. Er hat den 0,95-fachen Radius des Jupiter mit einer 0,69-fachen Masse des Jupiter. Seine Oberflächentemperatur wird mit 732 K angegeben. [3]


2023 wurde ein weiterer Planet im System entdeckt, WASP-84c. Er hat nur den etwa 2-fachen Erdradius, wodurch seine Transitlichtkurve eine zu geringe Absenkung aufweist, als dass er von Amateurteleskopen nachgewiesen werden könnte. [3]  


Die Messung

In der Zeit von 19:10 bis 23:01 UTC wurden 296 Aufnahmen mit jeweils 40 s Belichtungszeit aufgenommen. Für die Justierung der Aufnahmen wurden je 10 Flats, Darks und Flatdarks erstellt. Die Justierung und die Auswertung der Daten erfolgte mit HOPS, der vom Projekt ExoClock zur Verfügung gestellten Software. [4] Die Veröffentlichung der Messdaten erfolgte bei ExoClock, ETD und AAVSO. [5] [6] [7]




Transitlichtkurve von KPS-1b am 8. März 2024

Der Stern KPS-1 ist 857 Lichtjahre von uns entfernt. Seine scheinbare Helligkeit wird im NASA Exoplanet Archive mit 12,97 mag angegeben. Seine Oberflächentemperatur beträgt ca. 5.000 K. Er hat den 0,9-fachen Durchmesser und eine etwa 0,89-fache Masse unserer Sonne. KPS-1 steht im Sternbild Großer Bär in der Nähe des Sterns Dubhe. [8]


KPS-1b wurde 2018 entdeckt. Er umläuft seinen Mutterstern in 1,71 Tagen in einer Entfernung 0,0269 AU. Über die Form seiner Umlaufbahn konnten keine Angaben gefunden werden. Er ist genauso groß wie Jupiter (1,03-fach). Auch seine Masse entspricht der unseres Jupiters (1,09-fach). An seiner Oberfläche ist er ca. 1.450 K heiß, kein Wunder bei der Nähe zu seinem Mutterstern. Er ist der erste Exoplanet, der von Amateuren entdeckt wurde. [9]


Die Messung

In der Zeit von 20:12 bis 0:30 UTC wurden 97 Aufnahmen mit jeweils 150 s Belichtungszeit aufgenommen. Die fast vierfach längere Belichtungszeit im Vergleich zur Messung bei WASP-84b spiegelt die deutlich geringere Helligkeit von KPS-1 wider. Für die Justierung der Aufnahmen wurden wieder je 10 Flats und Flatdarks und 5 Darks erstellt. Die Justierung und die Auswertung der Daten erfolgte ebenfalls mit der o. g. Software HOPS. Die Veröffentlichung der Messdaten erfolgte bei ExoClock, ETD und AAVSO.



Diskussion

Im Evaluation Report von ExoClock wird das Ergebnis direkt als das Verhältnis von Planetenradius zu Sternradius angegeben, also Rp/Rs. Mit bekanntem Sternradius, der über andere Methoden ermittelt wird, erhält man so den Planetenradius*. [10]


Für den Exoplaneten Wasp-84b erhält man bei einem Sternradius von 522.000 km einen gemessenen Radius von 60.700 +/-3.760 km. [3] Das ist, zugegebenermaßen, noch kein Volltreffer des von ExoClock angegebenen Erwartungswertes von 67.630 +/-313 km.


Für den Exoplaneten KPS-1b ergibt sich aus dem durch die Messung erhaltenen Verhältnis von Planeten- zu Sternradius bei einem Radius des Muttersterns KPS-1 von 646.900 km ein Planetenradius von 74.200 +/-2.782 km bei einem von ExoClock erwarteten Wert von 73.747 +/-2.588 km. [8] Eine schöne Übereinstimmung.

So hat man als Amateur Planetenradien bestimmt, obwohl man nur punktförmige Lichtquellen zur Verfügung hat! Vor 35 Jahren war das noch undenkbar!

Für den Vergleich mit anderen Messungen sei auch auf die ETD-Datenbank verwiesen, wo neben der Transittiefe, die allerdings in mag** angegeben wird, auch die Transitdauer und der Transitzeitpunkt angegeben werden: Für Wasp-84b [11], Für KPS-1b [12].


Zum Abschluss macht ein wenig Phantasie die beschriebenen Messungen sicherlich etwas anschaulicher – mit Hilfe der NASA.



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[1] https://astro.swarthmore.edu/transits/transits.cgi/

[2] https://www.exoclock.space/

[3] https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/overview/wasp-84b/

[4] https://www.exoworldsspies.com/en/software/

[5] https://www.exoclock.space/database/observations/WASP-84b_1036_2024-03-07_Gerold_1561_Lum/

https://www.exoclock.space/database/observations/KPS-1b_5176_2024-03-08_Gerold_1561_Lum

[6] http://var2.astro.cz/EN/tresca/transit-detail.php?id=1711027634

http://var2.astro.cz/EN/tresca/transit-detail.php?id=1710946572

[7] https://app.aavso.org/exosite/?obscode=HGEA&in_notes=&star_name=&exoplanet_name=&start_date=&end_date=&results_per_page=&search=true/

[8] https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/overview/KPS-1b

[9] Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 130:074401 (10pp), 2018 July https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1538-3873/aabde2/pdf

[10] https://www.weltderphysik.de/gebiet/universum/astronomische-massstaebe/sterngroessen/

[11] http://var2.astro.cz/ETD/etd.php?STARNAME=WASP-84&PLANET=b

[12] http://var2.astro.cz/ETD/etd.php?STARNAME=KPS-1&PLANET=b

[13] https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/6293/kps-1-b/

[14] https://de.wikipedia.org/wiki/Weber-Fechner-Gesetz