Planetary transits at radio wavelengths: secondary eclipses of hot jupiter extended atmospheres

Abstract

When a planet transits in front of its host star, a fraction of its light is blocked, decreasing the observed flux from the star. The same is expected to occur when observing the stellar radio flux. However, at radio wavelengths, the planet also radiates, depending on its temperature, and thus modifies the transit depths. We explore this scenario simulating the radio lightcurves of transits of hot Jupiters, Kepler-17b, and WASP-12b, around solar-like stars. We calculated the bremsstrahlung radio emission at 17, 100, and 400 GHz originating from the star, considering a solar atmospheric model. The planetary radio emission was calculated modeling the planets in two scenarios: as a blackbody or with a dense and hot extended atmosphere. In both cases the planet radiates and contributes to the total radio flux. For a blackbody planet, the transit depth is in the order of 2%–4% and it is independent of the radio frequency. Hot Jupiters planets with atmospheres appear bigger and brighter in radio, thus having a larger contribution to the total flux of the system. Therefore, the transit depths are larger than in the case of blackbody planets, reaching up to 8% at 17 GHz. Also the transit depth is frequency-dependent. Moreover, the transit caused by the planet passing behind the star is deeper than when the planet transits in front of the star, being as large as 18% at 400 GHz. In all cases, the contribution of the planetary radio emission to the observed flux is evident when the planet transits behind the star

Quando um planeta transita na frente de sua estrela hospedeira, uma fração de sua luz é bloqueada, diminuindo o fluxo observado da estrela. Espera-se que o mesmo ocorra ao observar o fluxo estelar de rádio. No entanto, em comprimentos de onda de rádio, o planeta também irradia, dependendo de sua temperatura, e assim modifica as profundidades de trânsito. Exploramos este cenário simulando as curvas de luz de rádio de trânsitos de Júpiteres quentes, Kepler-17b e WASP-12b, em torno de estrelas semelhantes ao sol. Calculamos a emissão de rádio bremsstrahlung em 17, 100 e 400 GHz originada da estrela, considerando um modelo atmosférico solar. A emissão de rádio planetária foi calculada modelando os planetas em dois cenários: como um corpo negro ou com uma atmosfera extensa densa e quente. Em ambos os casos, o planeta irradia e contribui para o fluxo total de rádio. Para um planeta de corpo negro, a profundidade do trânsito é da ordem de 2% a 4% e é independente da frequência de rádio. Os planetas quentes de Júpiter com atmosferas aparecem maiores e mais brilhantes no rádio, tendo assim uma maior contribuição para o fluxo total do sistema. Portanto, as profundidades de trânsito são maiores do que no caso de planetas de corpo negro, chegando a 8% a 17 GHz. Além disso, a profundidade do trânsito depende da frequência. Além disso, o trânsito causado pela passagem do planeta atrás da estrela é mais profundo do que quando o planeta transita na frente da estrela, chegando a 18% a 400 GHz. Em todos os casos, a contribuição da emissão de rádio planetária para o fluxo observado é evidente quando o planeta transita atrás da estrela. tendo assim uma maior contribuição para o fluxo total do sistema. Portanto, as profundidades de trânsito são maiores do que no caso de planetas de corpo negro, chegando a 8% a 17 GHz. Além disso, a profundidade do trânsito depende da frequência. Além disso, o trânsito causado pela passagem do planeta atrás da estrela é mais profundo do que quando o planeta transita na frente da estrela, chegando a 18% a 400 GHz. Em todos os casos, a contribuição da emissão de rádio planetária para o fluxo observado é evidente quando o planeta transita atrás da estrela. tendo assim uma maior contribuição para o fluxo total do sistema. Portanto, as profundidades de trânsito são maiores do que no caso de planetas de corpo negro, chegando a 8% a 17 GHz. Além disso, a profundidade do trânsito depende da frequência. Além disso, o trânsito causado pela passagem do planeta atrás da estrela é mais profundo do que quando o planeta transita na frente da estrela, chegando a 18% a 400 GHz. Em todos os casos, a contribuição da emissão de rádio planetária para o fluxo observado é evidente quando o planeta transita atrás da estrela. sendo tão grande quanto 18% a 400 GHz. Em todos os casos, a contribuição da emissão de rádio planetária para o fluxo observado é evidente quando o planeta transita atrás da estrela. sendo tão grande quanto 18% a 400 GHz. Em todos os casos, a contribuição da emissão de rádio planetária para o fluxo observado é evidente quando o planeta transita atrás da estrela.