QATAR-4b

a cura del Gruppo “Ricerca” dell’Associazione Tuscolana di Astronomia

Qatar-4b è un pianeta extrasolare scoperto nel 2016. Ruota intorno alla stella ospite (UCAC3 269-003518, d’ora in poi denominata Qatar-4) con un periodo di 1,8 giorni. La massa del pianeta è pari a 5.85 volte quella di Giove; nonostante ciò, ha un raggio 1,552 volte il raggio di quest’ultimo, la sua densità è quindi circa 4 volte maggiore. La sua temperatura effettiva è pari a 1.385 K, il che lo classifica come un gioviano caldo. [1]

La stella ospite Qatar-4 è una stella di tipo spettrale K, con magnitudine in V = 13,60, situata nella costellazione di Andromeda alle coordinate astronomiche AR 00h 19m 26s Dec. +44° 01′ 39”. [2]

L’8 novembre 2023 abbiamo effettuato la ripresa di un transito di Qatar-4b. L’inizio del transito era previsto per le ore 19.24, l’istante di centralità alle ore 20.28 ed il termine alle ore 21.33 (tutti i tempi sono in UT).

Le effemeridi del transito sono state ricavate dal sito di Exoclock [3], dove sono messe a disposizione degli osservatori le tempistiche approssimative dei transiti in funzione della località geografica inserita dall’utente. La variazione di magnitudine prevista era di 25,42 mmag.

Le immagini sono state riprese con un sensore CMOS con pixel da 3.76um, in binning 3×3,al fuoco di un RC da 25 cm, lunghezza focale 2000 mm, impiegando un filtro R (Cousins). La scala è di 1.16 arc-sec/pixel e il FoV è 31.1 x 26.8 arcmin. Il software di guida è stato impostato con tempi di correzione ogni 3,5 secondi.

Il transito è durato poco più di due ore, con Luna al 19%. La ripresa è durata in tutto circa 4 ore, perché sono state aggiunte altre due ore – all’incirca un’ora prima l’ingresso e un’ora dopo l’uscita – in modo da essere sicuri di rilevare il transito completo.

Per l’analisi sono stati ripresi 85 light frame; la maggior parte sono stati acquisiti prima del passaggio al meridiano. Avendo una montatura alla tedesca, è stato necessario eseguire il meridian flip, e questo ha determinato un’interruzione nella presa dati, che non ha comunque influito negativamente sull’osservazione nel complesso.

Ogni singolo light frame ha una durata di 150 secondi. Per la riduzione dei light frame, sono stati ripresi inoltre 9 dark frame (sempre di 150 secondi), 9 flat con filtro R e 9 dark flat della stessa durata dei flat frame. Sono stati acquisiti un numero dispari di FITS di calibrazione in modo da poter utilizzare la combinazione mediana.

Il PC di gestione del telescopio è sincronizzato via internet tramite protocollo NTP; questo perché tutte le osservazioni dei transiti finalizzate allo studio dei tempi di metà transito devono essere accuratamente conformi a uno standard temporale. Per lo stesso motivo, va anche prestata attenzione alla temporizzazione delle immagini presente nelle intestazioni FITS. Nel nostro caso, ad esempio, il software di acquisizione utilizzato – Ekos – registra il tempo JD corrispondente all’inizio dell’esposizione; altri software registrano invece il valore JD corrispondente al tempo di metà esposizione, oppure di fine esposizione. Il software di fotometria e fitting dovrà essere settato in modo che “sappia” quale temporizzazione è stata usata dal software di acquisizione.

Per la riduzione dei dati e la loro modellazione è stata usata l’applicazione HOPS messa a disposizione sul sito di Exoclock; la figura 1 mostra il campo di vista di uno dei light frame acquisiti, con evidenziate il target e le sei stelle di confronto.

Fig. 1 – Campo di vista; stella target e stelle di confronto

La figura 2 mostra la curva di luce relativa al transito osservato; questa è già corretta dagli effetti dovuti al contributo della massa d’aria attraversata. La discrepanza tra la curva rossa ‘best fit model’ e la curva verde ‘expected model’ è molto contenuta, in linea con lo storico reperibile su Exoclock. Nella sezione inferiore viene riportato il grafico dei valori residui.

Fig. 2 – Curva di luce del transito planetario

Il software di elaborazione fitting, oltre alle informazioni sopra descritte, fornisce anche una stima di alcuni parametri fisici (Tab. 1), come il rapporto Rp/Rs tra il raggio del pianeta e il raggio della stella (ricavato dalla profondità del transito) e l’istante di metà transito Tmid. Nella colonna di sinistra sono riportati i dati del catalogo, comparati con quelli misurati (colonna di destra).

Il presente lavoro è stato pubblicato sul sito di Exoclock nella sezione dedicata a Qatar-4b, ed è disponibile per la consultazione al seguente indirizzo:

https://www.exoclock.space/database/observations/Qatar-4b_4825_2023-11-08_conan104_1236_R

Referenze:

[1] https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/aa6340

[2] https://exoplanet.eu/catalog/qatar_4_b–3969/

Livia Moretti & Emanuele Pavoni

Gruppo Ricerca ATA

(Leavitt Observatory)