The solar system planets as a basis for exoplanetary interpretation

Resumen

El descubrimiento relativamente reciente de los primeros exoplanetas ha transformado nuestra manera de los ver los planetas de nuestro Sistema Solar. Desde esta nueva perspectiva. Nuestros vecinos nos proporcionan una valiosa información que puede ser usada como punto de referencia para analizar datos exoplanetarios. Esta tesis se centra en la observación de estos planetas como si se encontraran en torno a una estrella lejana para identificar las características principales que serán visibles. En concreto este trabajo considera el caso de la Tierra, Venus y Júpiter. El estudio de la Tierra tratada como un exoplaneta, está dividido en tres partes. 1) Obtención del espectro de reflexión del planeta usando la Luna como espejo y la técnica del Earthshine. El fin es detectar líneas de absorción correspondientes a elementos metálicos presentes en la alta atmósfera. Las observaciones se realizaron a lo largo de varias noches y durante ambas fases de la Luna (creciente y menguante) para así poder estudiar variaciones espacio-temporales. Se identificaron líneas de absorción de Na en varios de los ciclos obtenidos, pero no encontramos dependencia espacial en su comportamiento. 2) El espectro de transmisión de la Tierra fue observado también usando la Luna como espejo durante un eclipse lunar. Las observaciones se realizaron en longitudes de onda del infrarrojo medio, un rango espectral donde la emisión térmica de la Luna no es despreciable. Para eliminar esta contribución se llevó a cabo una normalización entre cero y uno que permite identificar los cambios relativos de profundidad entre diferentes líneas. Estos cambios estarán asociados a variaciones en la presión, temperatura o densidad del camino seguido por la luz a lo largo de la noche y relacionados con la observación de diferentes capas atmosféricas. Hemos identificado la presencia de N2O, CO2, CH4 y H2O. 3) Estudio fotométrico del sistema Tierra-Luna transitando en frente del Sol desde el punto de vista de Júpiter. El uso de las lunas de Júpiter como espejo nos permitió la observación de este evento usando telescopios terrestres. Se calculó la curva de luz del tránsito pero no se detectó ninguna señal ya que no se pudo alcanzar la precisión requerida. El transito de Venus del 2012 fue usado para obtener el espectro de transmisión del planeta. Se midió en longitudes de onda del visible y del infrarrojo cercano usando un array de fibras que se centró en Venus, lo que permitió la observación simultánea de su atmósfera y también del Sol. Esta técnica de observación posibilita aislar de manera fiable la señal del planeta tras la eliminación de las contribuciones provenientes de la atmósfera local. El espectro final obtenido para el rango visible concuerda con los modelos al ser un espectro sin bandas de absorción características. En el infrarrojo, por el contrario, no se detectan las bandas de absorción de CO2 propias de este planeta. Finalmente, presentamos la detección del espectro de transmisión de Júpiter obtenido usando una de sus lunas como si fuera un espejo durante un eclipse. Como ocurre con el caso de la Tierra, diferentes posiciones de la luna dentro de la sombra del planeta procurar información proveniente de diferentes capas atmosféricas. Bandas de absorción debidas a la presencia de CH4 y partículas de hielo de H2O en la cima de la atmósfera de Júpiter fueron identificadas. La profundidad de dichas bandas varía dependiendo del momento del eclipse lo que muestra como la señal proviene de diferentes capas en cada momento. Los efectos de scattering de las partículas y moléculas observadas se detectan en la región más azul del espectro, y la existencia de líneas de absorción del Na también son visibles.