01 · Principio fundamental
Cuando un exoplaneta cruza frente a su estrella desde nuestra perspectiva (un tránsito), bloquea una fracción de la luz estelar. La fracción bloqueada (profundidad del tránsito) es geométricamente:
ΔF / F = (R_planeta / R_estrella)²
Para una estrella tipo Sol (R ≈ 700.000 km):
- Júpiter (R ≈ 70.000 km): ΔF/F ≈ 1% — fácilmente detectable.
- Tierra (R ≈ 6.371 km): ΔF/F ≈ 0.01% — un reto fotométrico significativo.
- Marte (R ≈ 3.390 km): ΔF/F ≈ 0.003% — muy difícil.
Los tránsitos se repiten con la periodicidad orbital del planeta. Detectar al menos 3 tránsitos consecutivos es el criterio típico para confirmar un planeta candidato.
02 · Probabilidad geométrica
No todos los planetas exhiben tránsitos detectables — depende de la alineación. La probabilidad geométrica es:
p = R_estrella / a
donde a es el semieje mayor de la órbita. Para diferentes sistemas:
- Júpiter caliente (a ≈ 0.05 UA, R = R_Sol): p ≈ 10%.
- Tierra alrededor del Sol (a = 1 UA): p ≈ 0.5%.
- Júpiter alrededor del Sol (a = 5.2 UA): p ≈ 0.1%.
Por eso los jovianos calientes fueron los primeros descubiertos — su probabilidad de tránsito es alta. Detectar planetas tipo Tierra requiere observar muchas estrellas continuamente.
03 · La curva de luz
Una curva de luz de tránsito es un gráfico del brillo estelar vs tiempo. Tiene una forma característica con cinco fases:
- Pre-tránsito: brillo constante.
- Inicio del tránsito (ingreso): el planeta empieza a cruzar el disco. El brillo desciende rápidamente.
- Tránsito completo: brillo mínimo aproximadamente constante. El planeta está completamente sobre el disco estelar.
- Final del tránsito (egreso): el planeta sale del disco. El brillo se recupera rápidamente.
- Post-tránsito: brillo constante igual al inicial.
La duración total depende de la velocidad orbital y el tamaño relativo. Para Júpiter caliente: ~3 horas. Para Tierra: ~13 horas en órbita de 1 año.
04 · Información obtenida
El método del tránsito es excepcionalmente rico en información:
Radio del planeta
Directamente de la profundidad del tránsito, dado el radio estelar conocido. Ningún otro método mide el radio.
Periodo orbital
Del intervalo entre tránsitos consecutivos.
Inclinación de la órbita
De la geometría exacta del tránsito (duración relativa al disco estelar).
Atmósfera del planeta
Durante el tránsito, parte de la luz estelar pasa a través de la atmósfera del planeta. La atmósfera absorbe ciertas longitudes de onda específicas — comparando el espectro durante el tránsito con el espectro fuera del tránsito (espectroscopía de tránsito) se puede determinar la composición química de la atmósfera planetaria.
Densidad y composición
Combinando el radio (del tránsito) con la masa (de velocidad radial), se obtiene la densidad → composición probable (rocoso, gaseoso, helado).
Lunas y anillos
Tránsitos cuidadosamente medidos pueden revelar exolunas (modulaciones en la curva) o anillos planetarios (patrón distintivo).
05 · Historia y misiones
HD 209458 b: el primer tránsito
En noviembre de 1999, David Charbonneau y colaboradores detectaron por primera vez el tránsito de un exoplaneta confirmado: HD 209458 b, un joviano caliente descubierto previamente por velocidad radial. La detección confirmó la naturaleza planetaria y abrió la era de la espectroscopía exoplanetaria.
CoRoT (ESA, 2006-2014)
Primera misión espacial dedicada a exoplanetas. Descubrió el primer exoplaneta del tamaño terrestre (CoRoT-7b, 2009).
Kepler (NASA, 2009-2018)
La misión transformadora. Observó continuamente 150.000 estrellas durante 4 años. Confirmó:
- ~2.700 exoplanetas.
- Que los planetas son comunes en la galaxia (~50% de las estrellas tienen al menos uno).
- Existencia de planetas en zona habitable de estrellas tipo G (Kepler-452b).
Tras una falla mecánica en 2013, Kepler continuó como K2 observando regiones a lo largo de la eclíptica. Total combinado: ~3.000 confirmados.
TESS (NASA, 2018-)
Sucesor de Kepler. Observa todo el cielo dividido en sectores, enfocándose en estrellas brillantes cercanas. Hasta 2024 ha contribuido con ~700 exoplanetas confirmados, incluyendo TOI-700 d (zona habitable).
CHEOPS (ESA, 2019-)
Misión de seguimiento — caracteriza con alta precisión planetas ya conocidos. Mide radios con precisión sin precedentes.
PLATO (ESA, lanzamiento 2026)
Próxima misión grande. Buscará planetas tipo Tierra alrededor de estrellas brillantes cercanas — los mejores candidatos para caracterización atmosférica con JWST y futuros telescopios.
JWST (NASA/ESA/CSA, 2022-)
Aunque no es una misión de detección, caracteriza atmósferas de exoplanetas conocidos. Ya ha detectado vapor de agua, CO₂, dimetilsulfuro y otros compuestos en numerosos exoplanetas.
06 · Espectroscopía de tránsito
La espectroscopía de tránsito es una técnica derivada extraordinariamente potente:
Tránsito primario
Cuando el planeta está delante de la estrella, parte de la luz estelar atraviesa la atmósfera planetaria en su camino hacia la Tierra. Las moléculas atmosféricas absorben longitudes de onda específicas. Comparando espectros en y fuera del tránsito, se obtiene el espectro de transmisión — la firma química de la atmósfera.
Tránsito secundario (eclipse)
Cuando el planeta pasa detrás de la estrella, la luz combinada estrella+planeta se reduce a solo la estrella. La diferencia es la emisión propia del planeta — su luz reflejada y térmica. Esto da información sobre temperatura, albedo y atmósfera diurna.
Curva de fase
Observando el sistema durante toda la órbita, se obtiene la curva de fase — variación del brillo con la posición orbital. Revela el contraste térmico día-noche, vientos, etc.
Resultados notables
- Vapor de agua: detectado en HD 189733b, HD 209458b, WASP-39b, K2-18b, muchos otros.
- Sodio y potasio: en jovianos calientes.
- CO₂: confirmado por JWST en WASP-39b (2022).
- DMS (dimetilsulfuro): detectado tentativamente en K2-18b (2023). Es producido casi exclusivamente por vida en la Tierra — su confirmación es objeto de investigación intensa.
07 · Limitaciones del método
A pesar de su poder, el método tiene limitaciones:
Sesgo geométrico
Solo detecta planetas con órbitas alineadas. Hay muchos planetas reales que nunca veremos por tránsito.
Sesgo a planetas cercanos
Mayor probabilidad geométrica para planetas cercanos a sus estrellas. Los planetas similares a la Tierra/Marte requieren observación prolongada.
Sesgo a estrellas brillantes
La fotometría precisa requiere mucha luz. Estrellas tenues (como las enanas K y M) pueden detectar planetas más fácilmente por su menor tamaño relativo.
No mide masa
El radio se mide directamente, pero la masa requiere otro método (velocidad radial). Sin masa, no se puede calcular densidad ni composición.
Falsos positivos
Variabilidad estelar, manchas estelares, sistemas binarios eclipsantes pueden producir señales similares. Confirmación rigurosa requiere múltiples observaciones independientes.
08 · Trampas y sutilezas
Algunos casos donde el método del tránsito ha llevado a confusión:
Manchas estelares
La rotación estelar mueve manchas frías que producen patrones similares a tránsitos. Filtrado cuidadoso necesario.
Variaciones de tiempo de tránsito (TTVs)
En sistemas multiplanetarios, los tránsitos no ocurren en intervalos exactos. Los planetas se perturban mutuamente, alterando los tiempos de tránsito. Esto es información extra valiosa: revela masas con precisión equivalente a velocidad radial.
Variaciones en duración (TDVs)
Cambios en la duración del tránsito pueden indicar lunas, precesión orbital o efectos de marea.
«Tránsitos exocométicos»
Algunas curvas de luz muestran patrones consistentes con cometas que cruzan frente a la estrella — descubierto por Kepler en KIC 8462852 (la «estrella de Tabby»).
09 · Futuro: HabWorlds y biofirmas
La próxima generación de misiones de tránsito buscará biofirmas en exoplanetas tipo Tierra:
HabWorlds Observatory (programada para los 2040s)
Sucesor planificado de JWST específicamente diseñado para buscar planetas tipo Tierra y caracterizar sus atmósferas. Capacidad de detectar O₂, agua, ozono, CO₂ — la firma química de la habitabilidad.
Earth-finders y characterizers
Misiones como PLATO buscarán los planetas; HabWorlds los caracterizará. La combinación podría producir, en las próximas décadas, identificación de planetas habitables confirmados o incluso indicios de vida.
10 · Observación amateur
Algunos tránsitos exoplanetarios son detectables con equipo amateur:
- HD 189733b: profundidad ~2.5%, magnitud de la estrella +7.7. Detectable con CCD enfriada en telescopio de 200 mm.
- WASP-3b, WASP-12b: tránsitos amateur posibles con buen equipo.
- HAT-P-7b: profundidad ~0.7%, magnitud +10.5.
Los amateurs pueden contribuir científicamente:
- Cronometraje de tránsitos para detectar TTVs.
- Confirmación independiente de candidatos.
- Monitorización a largo plazo de variaciones.
Programas como TFOP (TESS Follow-up Observing Program) coordinan amateurs en la confirmación de candidatos TESS.
Cada tránsito que detectamos es un planeta saludando — durante unas horas, su sombra cruza el disco de su estrella anfitriona y cambia ligeramente la luz que llega a la Tierra. Hemos aprendido a leer esos saludos como una nueva forma de explorar el universo. Cinco mil planetas y contando.
¿Por qué tan pocos planetas son detectables por tránsito?
Porque requiere **alineación geométrica precisa** entre la órbita del planeta y la línea de visión Tierra-estrella. La probabilidad geométrica para un Júpiter en la órbita de la Tierra es ~0.5% — solo 1 de cada 200 sistemas tipo solar tendría tránsitos detectables. Para un Júpiter caliente cercano a su estrella, la probabilidad sube a ~10%. Y los planetas pequeños como la Tierra requieren mayor precisión fotométrica. Por eso Kepler observó **150.000 estrellas continuamente** durante 4 años — para tener probabilidad suficiente de detectar tránsitos.
¿Qué información se obtiene de un tránsito?
**Mucha información** comparado con otros métodos: (1) **Radio del planeta** (de la profundidad del tránsito relativa al radio estelar). (2) **Periodo orbital** (del intervalo entre tránsitos). (3) **Inclinación de la órbita** (de la geometría del tránsito). (4) **Atmósfera** (de las diferencias espectrales durante el tránsito — la luz estelar atraviesa la atmósfera y revela su composición). (5) **Densidad y composición** (combinando radio del tránsito con masa por velocidad radial). Es el único método que da **radio directamente medido**.
¿Por qué Kepler tuvo tanto éxito?
**Kepler** (2009-2018) observó continuamente la misma región del cielo (constelaciones de Cygnus y Lyra) durante 4 años. Esto le permitió: (1) **Detectar planetas con periodos largos** (hasta 1 año), no solo jovianos calientes. (2) **Acumular muchos tránsitos** del mismo planeta para confirmar y caracterizar. (3) **Estadística suficiente** para inferir frecuencias planetarias. Resultado: 2.700 exoplanetas confirmados, transformó nuestro conocimiento de la galaxia. Catálogo más completo y representativo hasta el día de hoy.
- Detection of planetary transits across a sun-like star · Charbonneau et al., ApJ · 2000 · DOI: 10.1086/312457
- Kepler mission discoveries · Borucki et al., Science · 2010 · DOI: 10.1126/science.1185402
- TESS mission overview · Ricker et al., JATIS · 2014 · DOI: 10.1117/1.JATIS.1.1.014003