Les scientifiques ont conçu une nouvelle méthode pour cartographier la tache des étoiles éloignées en utilisant des observations à partir de missions de la NASA de planètes en orbite traversant les visages de leurs étoiles. Le modèle s'appuie sur une technique que les chercheurs sont utilisés depuis des décennies pour étudier les spots Star.
En améliorant la compréhension des astronomes des étoiles tachetées, le nouveau modèle – a appelé starrystarryprocess – peut aider à en savoir plus sur les atmosphères planétaires et l'habitabilité potentielle en utilisant des données de télescopes comme la prochaine mission Pandora de la NASA.
« De nombreux modèles que les chercheurs utilisent pour analyser les données des exoplanètes ou des mondes au-delà de notre système solaire, supposent que les stars sont des disques uniformément brillants », a déclaré Sabina Sagynbayeva, étudiante diplômée à l'Université Stony Brook à New York.
« Mais nous savons simplement qu'en regardant notre propre soleil, les étoiles sont plus compliquées que cela. La complexité de la modélisation peut être difficile, mais notre approche donne aux astronomes une idée du nombre de spots qu'une étoile pourrait avoir, où ils se trouvent, et à quel point ils sont brillants ou sombres. »
Un article décrivant Starrystarryprocess, dirigé par Sagynbayeva, a été publié le lundi 25 août Le journal astrophysique.
Le TESS de la NASA (satellite d'enquête Exoplanet en transit) et le télescope spatial Kepler maintenant à la retraite ont été conçus pour identifier les planètes à l'aide de transits, des baisses de luminosité stellaire causées lorsqu'une planète passe devant son étoile.
Ces mesures révèlent comment la lumière de l'étoile varie avec le temps pendant chaque transit, et les astronomes peuvent les organiser dans une parcelle que les astronomes appellent une courbe de lumière. En règle générale, une courbe de lumière de transit retrace un balayage lisse lorsque la planète commence à passer devant le visage de l'étoile. Il atteint une luminosité minimale lorsque le monde est complètement devant l'étoile, puis se lève en douceur lorsque la planète sort et que le transit se termine.
En mesurant le temps entre les transits, les scientifiques peuvent déterminer jusqu'où la planète se trouve de son étoile et estimer sa température de surface. La quantité de lumière manquante de l'étoile pendant un transit peut révéler la taille de la planète, qui peut faire allusion à sa composition.
De temps en temps, cependant, la courbe de lumière d'une planète semble plus compliquée, avec des creux et des pics plus petits ajoutés à l'arc principal. Les scientifiques pensent que ceux-ci représentent la surface sombre des trousses de soleil vues sur notre propre soleil – des taches de star.
Le nombre total de taches solaires du soleil varie au fur et à mesure de son cycle solaire à 11 ans. Les scientifiques les utilisent pour déterminer et prédire la progression de ce cycle ainsi que des épidémies d'activité solaire qui pourraient nous affecter ici sur Terre.
De même, les taches étoiles sont des patchs frais, sombres et temporaires sur une surface stellaire dont la taille et les nombres changent avec le temps. Leur variabilité a un impact sur ce que les astronomes peuvent apprendre sur la transit des planètes.
Les scientifiques ont précédemment analysé les courbes de lumière de transit des exoplanètes et de leurs étoiles hôtes pour regarder les plus petites creux et pics. Cela permet de déterminer les propriétés de l'hôte, telles que son niveau global de tache, l'angle d'inclinaison de l'orbite de la planète, l'inclinaison du spin de l'étoile par rapport à notre ligne de vue et d'autres facteurs. Le modèle de Sagynbayeva utilise des courbes lumineuses qui incluent non seulement des informations de transit, mais aussi la rotation de l'étoile elle-même pour fournir des informations encore plus détaillées sur ces propriétés stellaires.
« En savoir plus sur l'étoile à son tour nous aide à en savoir plus sur la planète, comme une boucle de rétroaction », a déclaré le co-auteur Brett Morris, ingénieur logiciel principal au Space Telescope Science Institute de Baltimore. « Par exemple, à des températures suffisamment fraîches, les étoiles peuvent avoir une vapeur d'eau dans leurs atmosphères. Si nous voulons rechercher de l'eau dans les atmosphères des planètes autour de ces étoiles – un indicateur clé de l'habitabilité – nous mieux sommes sûrs que nous ne confondons pas les deux. »
Pour tester leur modèle, Sagynbayeva et son équipe ont examiné les transits d'une planète appelée TOI 3884 B, située à environ 141 années-lumière dans la Vierge de la constellation nord.
Découverts par Tess en 2022, les astronomes pensent que la planète est un géant du gaz environ cinq fois plus grand que la Terre et 32 fois sa masse.
L'analyse starrystarryprocess suggère que l'étoile cool et sombre de la planète – appelée TOI 3384 – a des concentrations de taches à son pôle Nord, qui tourne également vers la Terre afin que la planète passe sur le pôle de notre point de vue.
Actuellement, les seuls ensembles de données disponibles qui peuvent être ajustés par le modèle de Sagynbayeva sont en lumière visible, qui exclut les observations infrarouges prises par le télescope spatial James Webb de la NASA. Mais la prochaine mission Pandora de la NASA bénéficiera d'outils comme celui-ci.
Pandora, un petit satellite développé par le programme des pionniers astrophysiques de la NASA, étudiera les atmosphères des exoplanètes et l'activité de leurs étoiles hôtes avec des observations de longueur d'onde de longue durée. L'objectif de la mission Pandora est de déterminer comment les propriétés de la lumière d'une étoile diffèrent lorsqu'elle passe par l'atmosphère d'une planète afin que les scientifiques puissent mieux mesurer ces atmosphères à l'aide de Webb et d'autres missions.
« Le satellite TESS a découvert des milliers de planètes depuis son lancement en 2018 », a déclaré Allison Youngblood, scientifique du projet Tess au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. « Alors que Pandora étudiera environ 20 mondes, cela fera progresser notre capacité à choisir les signaux des étoiles et lesquels proviennent des planètes. Plus nous comprenons les parties individuelles d'un système planétaire, mieux nous comprenons le tout – et le nôtre. »
