Учёные разработали новый метод для составления карты пятнистости далёких звёзд, используя наблюдения космических аппаратов NASA за планетами, проходящими по дискам своих звёзд. Модель основана на технике, которую исследователи используют десятилетиями для изучения звёздных пятен.
Улучшенное понимание пятнистых звёзд
Новая модель, получившая название StarryStarryProcess, может помочь узнать больше о планетарных атмосферах и потенциальной обитаемости, используя данные таких телескопов, как предстоящая миссия NASA Pandora.
«Многие модели, которые исследователи используют для анализа данных экзопланет, или миров за пределами нашей Солнечной системы, предполагают, что звёзды представляют собой равномерно яркие диски», — сказала Сабина Сагынбаева, аспирантка Университета Стони-Брук в Нью-Йорке.
«Но мы знаем, просто взглянув на наше собственное солнце, что звёзды сложнее. Моделирование сложности может быть трудным, но наш подход даёт астрономам представление о том, сколько пятен может быть на звезде, где они расположены, насколько они яркие или тёмные».
Статья о StarryStarryProcess
Статья, описывающая StarryStarryProcess под руководством Сагынбаевой, была опубликована 25 августа в The Astrophysical Journal.
Космический телескоп NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) и ныне неработающий космический телескоп Kepler были разработаны для обнаружения планет с помощью транзитов — провалов в звёздной яркости, вызванных прохождением планеты перед своей звездой.
Измерения и анализ
Эти измерения показывают, как свет звезды меняется со временем во время каждого транзита, и астрономы могут представить их в виде графика, который астрономы называют световой кривой. Обычно световая кривая транзита отображает плавное снижение, когда планета начинает проходить перед диском звезды. Она достигает минимальной яркости, когда планета полностью оказывается перед звездой, а затем плавно поднимается, когда планета выходит из транзита.
Измеряя время между транзитами, учёные могут определить, как далеко планета находится от своей звезды, и оценить её температуру поверхности. Количество отсутствующего света от звезды во время транзита может показать размер планеты, который может намекать на её состав.
Однако время от времени световая кривая планеты выглядит более сложной, с небольшими провалами и пиками, добавленными к основной дуге. Учёные считают, что они представляют собой тёмные поверхностные особенности, подобные солнечным пятнам, которые можно увидеть на нашем собственном солнце — звёздные пятна.
Звёздные пятна
Общее количество солнечных пятен на солнце меняется по мере прохождения 11-летнего солнечного цикла. Учёные используют их для определения и прогнозирования хода этого цикла, а также вспышек солнечной активности, которые могут повлиять на нас здесь, на Земле.
Аналогично, звёздные пятна — это холодные, тёмные, временные участки на поверхности звезды, размеры и количество которых меняются со временем. Их изменчивость влияет на то, что астрономы могут узнать о транзитных планетах.
Сагынбаева и её команда изучили транзиты планеты под названием TOI 3884 b, расположенной примерно в 141 световом году от нас в северном созвездии Девы. Обнаруженная TESS в 2022 году, эта планета, по мнению астрономов, представляет собой газовый гигант, примерно в пять раз больше Земли и в 32 раза массивнее её.
Анализ StarryStarryProcess показывает, что у прохладной тусклой звезды — TOI 3384 — есть скопления пятен на северном полюсе, который также наклонён к Земле так, что планета проходит над полюсом с нашей точки зрения.
Будущие миссии
В настоящее время единственные доступные наборы данных, которые могут быть обработаны моделью Сагынбаевой, представлены в видимом свете, что исключает инфракрасные наблюдения, сделанные космическим телескопом NASA James Webb. Но предстоящая миссия NASA Pandora будет использовать такие инструменты.
Пандора, небольшой спутник, разработанный в рамках программы NASA Astrophysics Pioneers, будет изучать атмосферы экзопланет и активность их звёзд-хозяев с помощью длительных многоволновых наблюдений. Цель миссии Pandora — определить, как свойства звёздного света меняются, когда он проходит через атмосферу планеты, чтобы учёные могли лучше измерять эти атмосферы с помощью Webb и других миссий.