Un eclipse en miniatura

Un exoplaneta es un planeta que gira alrededor de una estrella distinta del Sol. A fecha del 15 de octubre de 2026, el archivo de exoplanetas de la NASA cuenta 6451 confirmados; en 1995 no se conocía ninguno alrededor de una estrella normal. Casi nunca podemos verlos directamente: la estrella brilla miles de millones de veces más que el planeta (unas 22 magnitudes de diferencia, en la escala de la lección de magnitudes) y está tan lejos que ambos parecen un solo punto de luz.
Pero a veces tenemos suerte. Si la órbita del planeta está casi «de canto» vista desde la Tierra, en cada vuelta el planeta pasa por delante de su estrella. Durante ese paso, que llamamos tránsito, el planeta tapa un pedacito del disco de la estrella y nos llega un poco menos de luz. Es como un eclipse en miniatura.
Si medimos el brillo de la estrella cada pocos minutos y lo dibujamos frente al tiempo obtenemos una curva de luz. Un tránsito aparece como un pequeño «valle» que se repite cada vez que el planeta completa una órbita. El primero se observó en 1999 en la estrella HD 209458 (Charbonneau et al., 2000): un planeta de radios de Júpiter cuya órbita está inclinada , casi exactamente de canto.
Cuánta luz se pierde: un cociente de áreas

Vistos desde muy lejos, la estrella y el planeta parecen dos círculos: uno grande de radio (la estrella) y uno pequeño y oscuro de radio (el planeta). Si suponemos que la estrella brilla igual en todo su disco, la fracción de luz que se pierde es la fracción del área de la estrella que el planeta tapa:
- (delta): la profundidad del tránsito, la fracción de brillo que baja.
- : radio del planeta. : radio de la estrella. Deben estar en las mismas unidades.
¡El número se cancela! Solo importa el cociente de los radios, y además al cuadrado: un planeta con la mitad de radio produce una caída cuatro veces menor.
Ejemplo resuelto: Júpiter frente al Sol
El radio ecuatorial de Júpiter es de 71 492 km y el del Sol de 695 700 km (valores nominales de la IAU). Entonces
Un observador lejano que mirara el Sol vería bajar su brillo cerca de un 1 % durante un tránsito de Júpiter.
Ejemplo resuelto: la Tierra frente al Sol
El radio ecuatorial de la Tierra es de 6 378 km:
Como este número es tan pequeño, los astrónomos usan partes por millón (ppm): una parte por millón es . Así, ppm: de cada millón de «partículas de luz» de la estrella, la Tierra tapa unas 84.
Leer una curva de luz

- Rp/R⋆
- 0.1027
- δ = (Rp/R⋆)²
- 1.054 % · 10 543 ppm
- Profundidad del modelo
- 12 766 ppm
- T₁₄ (total)
- 2.89 h
- T₂₃ (plano)
- 2.35 h
- b · i
- 0.00 · 90.00°
- a/R⋆
- 8.8
- ρ⋆ inferida
- 1.41 g/cm³
- K (vel. radial)
- 140.9 m/s
- Prob. geométrica
- 12.6 %
- S/N del tránsito
- 412.6
En el simulador, el panel de arriba muestra la estrella vista de frente y el planeta cruzándola; el de abajo, la curva de luz que se va dibujando. Fíjate en tres cosas:
- Profundidad. Lo que baja la curva nos da y, con ella, el tamaño del planeta comparado con el de la estrella: . Si conocemos el radio de la estrella, despejamos el del planeta.
- Duración. Cuánto dura el valle depende de lo rápido que se mueve el planeta y de por dónde cruza el disco. Los números 1, 2, 3 y 4 marcan los contactos: cuando el borde del planeta toca por fuera el borde de la estrella (1), cuando entra por completo (2), cuando empieza a salir (3) y cuando sale del todo (4).
- Periodo. El tiempo entre dos tránsitos seguidos es el periodo orbital del planeta. Por eso se necesitan al menos dos tránsitos (y mejor tres) para estar seguros de que es un planeta y no otra cosa.
Observa también que el fondo del valle no es plano sino algo redondeado. Las estrellas se ven más oscuras cerca de su borde (se llama oscurecimiento al limbo), así que el planeta tapa menos luz cuando está cerca del borde que cuando está en el centro. Prueba la casilla «Sin oscurecimiento al limbo» y compara.
Cambia el parámetro de impacto : es la distancia, medida en radios de la estrella, entre el centro del disco y la línea por la que cruza el planeta. Con cruza por el centro; con cerca de 1 roza el borde. Si es mayor que el planeta pasa por fuera y no hay tránsito.
Reto guiado. Elige el preajuste «Júpiter caliente» y anota la profundidad. Luego, sin cambiar el planeta, mueve desde 0 hasta 0.9: ¿cambia la profundidad? ¿Y la duración? Explica con el dibujo de los dos círculos por qué.
Una estimación de la duración
Si el planeta cruza por el centro, recorre aproximadamente un diámetro de la estrella, , a la rapidez con la que gira en su órbita circular, ( es el radio de la órbita). Entonces
Para la Tierra, días h y , así que h. Un observador lejano vería un tránsito de la Tierra de unas 13 horas… una vez al año.
¿Por qué es tan difícil encontrar otra Tierra?

Juntemos los números:
- La señal es diminuta. 84 ppm es como notar que se apaga un bombillo en un estadio iluminado con doce mil bombillos iguales ( ppm). El brillo de las estrellas además «tiembla» un poco por sí solo, y los instrumentos tienen su propio ruido.
- La alineación es rara. Solo vemos tránsitos si la órbita está casi de canto. Para una órbita como la de la Tierra, la probabilidad de que un observador al azar vea tránsitos es de alrededor de : de cada 200 «Tierras» solo una transitaría vista desde aquí.
- Hay que esperar. Un planeta con periodo de un año transita una vez al año. Para ver tres tránsitos hacen falta al menos dos años de observación casi continua.
Por eso los planetas grandes y cercanos a su estrella (los Júpiter calientes, con periodos de pocos días) fueron los primeros en descubrirse por este método, y por eso también interesan tanto las estrellas pequeñas, como las enanas rojas: con pequeño, el mismo planeta produce una caída mucho mayor. Prueba el preajuste «Neptuno frente a enana roja» en el simulador.
¿Y si no ves el tránsito completo? Buscar el periodo
Desde el suelo solo se observa de noche, y no todas las noches. Los datos quedan con huecos. Para encontrar el periodo, los astrónomos prueban muchos periodos posibles y miden qué tan bien encaja cada uno: la gráfica de esa prueba se llama periodograma, y el periodo verdadero aparece como el pico más alto.
- Deja la señal «exoplaneta» (una estrella parecida a 51 Pegasi, cuyo planeta da una vuelta en 4.23 días). ¿Coincide el periodo detectado con el real?
- Cambia el muestreo a «solo de noche». Aparecen picos falsos (alias) separados del verdadero por 1 ciclo por día. ¿Por qué crees que tienen que ver con el día terrestre?
- Pliega los datos con el periodo correcto y con un alias. ¿Cuál forma una curva limpia?
- P detectado
- 4.229 d (0.2365 ciclos/d)
- P real
- 4.230 d · error -0.03 %
- Potencia del pico
- 0.911 (umbral FAP 1 %: 0.162)
- FAP (Baluev)
- < 0.01 % · significativo
- Veredicto
- coincide con el periodo real
- Rejilla
- 3515 frecuencias, Δf = 1.14e-3 c/d
- Alias diurnos del pico
- 1.31 d, 0.809 d, 0.567 d, 0.447 d
- Plegado con
- P = 4.229 d (detectado)
Telescopios cazadores de tránsitos

- Kepler (NASA, lanzado el 6 de marzo de 2009 y retirado el 30 de octubre de 2018) apuntó durante años a una misma región del cielo, entre las constelaciones del Cisne y la Lira, y midió sin parar el brillo de unas cien mil estrellas (más de 500 000 contando su segunda etapa, K2). Descubrió más de 2600 planetas y mostró que los planetas pequeños son muy comunes en la galaxia.
- TESS (NASA, lanzado en 2018) observa casi todo el cielo por franjas, dedicando unos 27 días a cada una. Busca planetas alrededor de estrellas brillantes y cercanas, que luego otros telescopios pueden estudiar con más detalle. A octubre de 2026 lleva 1012 planetas confirmados.
En ambas misiones, la herramienta matemática central es la misma que acabas de usar: el cociente de áreas .
Actividad: un tránsito en el salón
Materiales: una lámpara de mesa con bombillo esférico (o una pantalla de celular con fondo blanco, que será la estrella), bolitas de icopor de distintos tamaños pinchadas en palitos (los planetas), una regla y un celular con una aplicación gratuita de luxómetro.
- Mide el diámetro de la «estrella» () y el de cada bolita (). Calcula la profundidad predicha para cada una.
- Pon el luxómetro a unos 2 m de la lámpara, apuntando hacia ella, en un cuarto lo más oscuro posible. Anota la lectura sin planeta: .
- Pasa la bolita despacio por delante de la lámpara, muy cerca de ella y por el centro, mientras un compañero anota la lectura mínima (o graba un video de la pantalla del luxómetro).
- Profundidad medida: . Compárala con la predicha en una tabla.
- Repite pasando la bolita por el borde de la lámpara (parámetro de impacto grande). ¿Cambia la profundidad? ¿Y si la pasas más rápido?
Pregunta final: ¿por qué la profundidad medida suele ser un poco menor que la predicha? (Pista: la lámpara no es un disco plano y el luxómetro también recibe luz reflejada por las paredes.)
Ejercicios
Nivel básico
- Un planeta tiene un radio que es la quinta parte del de su estrella. ¿Qué profundidad tiene su tránsito, en porcentaje?
Ver solución
.
- Si se duplica el radio del planeta (con la misma estrella), ¿por cuánto se multiplica la profundidad?
Ver solución
Por , porque depende del cuadrado del radio.
- Escribe 84 ppm en notación científica y como porcentaje.
Ver solución
, que en porcentaje es .
Nivel medio
- Una curva de luz muestra una caída de 0.25 %. La estrella tiene el mismo radio que el Sol (695 700 km). ¿Qué radio tiene el planeta? Compáralo con el de la Tierra (6 378 km).
Ver solución
, así que y km, unas veces el radio de la Tierra (un planeta entre Neptuno y Saturno).
- El mismo planeta del tamaño de Neptuno (radio unas 3.9 veces el de la Tierra) transita primero una estrella como el Sol y luego una enana roja de radio 0.3 veces el del Sol. ¿Cuántas veces más profundo es el tránsito frente a la enana roja?
Ver solución
Con el mismo , . Al pasar de a radios solares, la profundidad se multiplica por . (Con los números: frente al Sol ; frente a la enana roja .)
- Usa para estimar la duración de un tránsito de un Júpiter caliente con días y . Comprueba tu resultado con el simulador (preajuste «Júpiter caliente»).
Ver solución
h, así que h. El simulador da un poco más (unas 2.9 h) porque el planeta tiene tamaño: el tránsito empieza cuando su borde toca la estrella, de modo que recorre y no solo .
Nivel reto
- ¿Por qué la curva de luz no basta para conocer el radio del planeta en kilómetros? ¿Qué más necesitamos saber?
Ver solución
La curva da solo el cociente . Para pasar a kilómetros hay que conocer el radio de la estrella, que se estima por otros medios (su brillo, su temperatura y su distancia).
- HD 209458 b tiene un radio de radios de Júpiter y su estrella un radio de unos radios solares. Calcula la profundidad esperada de su tránsito en porcentaje.
Ver solución
km; km; y . (El radio estelar es un valor aproximado para el ejercicio; el publicado tiene su propia incertidumbre.)
- Si de cada 200 estrellas como el Sol con una «Tierra» solo una muestra tránsitos, y Kepler vigiló unas 150 000 estrellas, ¿cuántas Tierras en tránsito como máximo podría haber visto si todas tuvieran una? ¿Qué nos dice esto sobre por qué Kepler encontró pocas Tierras «verdaderas»?
Ver solución
como máximo. Pero además la señal de 84 ppm está al límite del ruido, y hacen falta al menos tres tránsitos (tres años). Por eso la mayoría de los planetas de Kepler son más grandes o más cercanos a su estrella que la Tierra, y los análogos verdaderos de la Tierra siguen siendo muy pocos.
✦ Mini-prueba
Recuerda
- Un tránsito es un mini-eclipse: el planeta tapa parte del disco de su estrella y el brillo baja.
- Profundidad: , un cociente de áreas; se cancela y el cuadrado manda.
- Júpiter frente al Sol: ≈ 1 %. La Tierra frente al Sol: ≈ 84 ppm (0.0084 %).
- La curva de luz da , la duración y el periodo; el radio en km exige conocer .
- Encontrar otra Tierra es difícil por tres razones: señal diminuta, alineación rara (≈ 0.5 %) y esperas largas.
- Kepler (2009–2018) encontró más de 2600 planetas; TESS (desde 2018) ya supera los 1000; en total hay 6451 confirmados.
🍎 Guía docente
- Tiempo
- 2 sesiones de 55 min
- Estándar MEN
- Matemáticas 8.º a 9.º: «Generalizo procedimientos de cálculo válidos para encontrar el área de regiones planas y el volumen de sólidos»; «Utilizo la notación científica para representar medidas de cantidades de diferentes magnitudes»; «Identifico y utilizo la potenciación, la radicación y la logaritmación para representar situaciones matemáticas y no matemáticas y para resolver problemas». Ciencias Naturales 8.º a 9.º: «Utilizo las matemáticas como herramienta para modelar, analizar y presentar datos»; «Registro mis observaciones y resultados utilizando esquemas, gráficos y tablas»; «Propongo modelos para predecir los resultados de mis experimentos». Para 10.º: Ciencias Naturales 10.º a 11.º: «Propongo modelos para predecir los resultados de mis experimentos y simulaciones».
- Evidencia de aprendizaje
- Calcula la profundidad de un tránsito a partir de los radios (y al revés, un radio a partir de la profundidad), la expresa en porcentaje y en ppm, lee periodo y duración en la curva de luz del simulador y compara en la actividad la profundidad medida con la predicha.
Materiales
- Lámpara de mesa con bombillo esférico o pantalla blanca
- Bolitas de icopor de 1 a 5 cm con palitos
- Regla o calibrador
- Celular con aplicación de luxómetro
- Cuarto que se pueda oscurecer
- Computador o tableta con el simulador de tránsitos
Secuencia sugerida
Sesión 1. El cociente de áreas (55 min). Inicio (10 min): pregunta «¿cómo detectar algo que no se ve?» y cifra actual de exoplanetas. Desarrollo (35 min): dibujo de los dos discos, deducción de , ejemplos de Júpiter y la Tierra, partes por millón. Actividad del tránsito en el salón por grupos. Cierre (10 min): ejercicios 1 a 3.
Sesión 2. Curvas de luz (55 min). Inicio (10 min): puesta en común de la actividad (predicho frente a medido). Desarrollo (30 min): simulador con el reto guiado (profundidad, contactos, parámetro de impacto, periodo), estimación de la duración, por qué es difícil hallar otra Tierra, misiones Kepler y TESS. Cierre (15 min): ejercicios 4 a 6 y mini-prueba.
Para 10.º. Añadir los retos 8 y 9 y pedir que deduzcan la probabilidad geométrica con un dibujo de la órbita vista de canto (ángulo pequeño), conectando con la lección de paralaje.
Errores frecuentes
- Creer que la caída de brillo es proporcional al radio del planeta. Insistir con las áreas: el cuadrado manda (ejercicio 2).
- Pensar que vemos la silueta del planeta. Aclarar que estrella y planeta son un solo punto de luz: solo medimos cuánto brilla.
- Confundir profundidad con duración. En el simulador, cambiar b para ver que la duración cambia y la profundidad casi no.
- Suponer que todos los planetas transitan. Usar la probabilidad R⋆/a para mostrar que la mayoría no se alinean.
- Leer «miles de planetas» como «miles de Tierras». Diferenciar tamaño, periodo y zona habitable (ejercicio 9).