Eine neue Studie hat gezeigt, dass temperamentvolle Sterne, die sich im Laufe von wenigen Stunden aufhellen und dunkeln, die Ansichten der Astronomen über Tausende von Planeten jenseits des Sonnensystems verzerren könnten.
Das Team hinter dieser Untersuchung erreichte diese Schlussfolgerung, indem sie 20 extrasolare Planeten oder “Exoplaneten” untersuchten, während sie die Gesichter ihrer übergeordneten Sterne mit dem Hubble -Weltraumteleskop überquerten oder “transsierten”. Dies zeigte, dass Sternlichtschwankungen, die durch heißere und kältere Regionen auf den Oberflächen der Sterne verursacht wurden, eher für die Verzerrung der Interpretationen von Exoplanetatmosphären als bisher angenommen waren.
Das Team stellte zu ihrer Überraschung fest, dass die Daten über die Hälfte der 20 von ihnen untersuchten Planeten, die von Neptun-ähnlichen Welten bis hin zu aufgeblasenen heißen Jupiter-Planeten reichten, von der Veränderlichkeit ihrer Wirtssterne beeinflusst wurden. Dies ist eine besorgniserregende Entwicklung, denn wenn diese Variationen der Sternhelligkeit nicht berücksichtigt werden, können Wissenschaftler eine Reihe von Dingen über Exoplaneten falsch machen, einschließlich ihrer Größe, Temperatur und der Zusammensetzung ihrer Atmosphären.
“Diese Ergebnisse waren eine Überraschung – wir fanden eine stärkere herausragende Kontamination unserer Daten als wir erwartet hatten. Dies ist für uns wichtig zu wissen”, sagte der Forscher des Teams und der UCL) -Schürre, Arianna Saba, in einer in den Weltraum gesandten Erklärung. com. “Durch die Verfeinerung unseres Verständnisses, wie die Variabilität der Sterne unsere Interpretationen von Exoplaneten beeinflussen könnte, können wir unsere Modelle verbessern und die viel größeren Datensätze aus den Missionen wie dem James Webb Space Telescope (JWST), Ariel und Twinkle stammen.”
Einige Sterne blasen heiß und kalt
Transits sind ein entscheidendes Element der Exoplanetwissenschaft.
Wenn Planeten vor ihren Elternsternen wie von der Erde betrachtet werden, verursachen sie einen winzigen Sternenbetrag, den wir von diesen Sternen erhalten. Diese Dips können verwendet werden, um einen umlebenden Planeten zu erkennen, und das Timing zwischen Lichtabschnitten kann verwendet werden, um Wissenschaftlern zu bestimmen, wie lange die neu entdeckte Welt dauert, um ihren Stern zu umkreisen.
Darüber hinaus kann die Analyse des Sternenlichts durch die Atmosphäre eines Planeten die Forscher die Zusammensetzung dieser Atmosphäre mitteilen. Dies ist möglich, weil Elemente Licht bei verschiedenen charakteristischen Wellenlängen absorbieren. Wenn Starlight durch eine planetarische Atmosphäre fließt, lassen die Elemente in dieser Atmosphäre ihre Fingerabdrücke in diesem Licht.
Wissenschaftler lesen diese chemischen Fingerabdrücke mit einer Methode namens “Spektroskopie”.
Wenn Wissenschaftler jedoch Sternenlicht falsch lesen, könnten Daten zu planetarischen Atmosphären und sogar einigen exoplaneten Erkennungen, die mit der Transitmethode erstellt wurden, bedroht sein.
“Wir erfahren etwas über Exoplaneten aus dem Licht ihrer Wirtsstars, und es ist manchmal schwierig, das zu entwirren, was ein Signal des Stars ist und was vom Planeten kommt”, sagte Teammitglied und UCL -Forscher Alexandra Thompson. “Einige Sterne könnten als” fleckig “bezeichnet werden – sie haben einen größeren Anteil an kälteren Regionen, die dunkler und heißere Regionen, die heller, auf ihrer Oberfläche sind. Dies ist auf eine stärkere magnetische Aktivität zurückzuführen.”
Sie erklärte, dass diese helleren Regionen oder “Facelae” mehr Licht ausstrahlen, was bedeutet, wenn ein Planet vor dem heißesten Teil des Sterns passt, könnte dies die Forscher dazu bringen, zu überschätzen, wie groß der Planet ist. Dies liegt daran, dass der Planet mehr aus dem Licht des Sterns ausblockiert wird oder die Wissenschaftler möglicherweise schließen, dass der Planet heißer ist als es tatsächlich ist oder dass er eine dichtere Atmosphäre hat als es wirklich ist.
Thompson fügte hinzu, dass das Gegenteil auch wahr ist: Wenn der Planet vor dem kalten Fleck eines Sterns vorbeikommt, könnte es den Effekt haben, dass diese Welt kleiner erscheinen als sie tatsächlich ist.
“Die Verringerung des emittierten Lichts eines Sternenspots könnte sogar den Effekt eines vor einem Stern vorliegenden Planeten nachahmen und Sie zu glauben, dass es möglicherweise einen Planeten gibt, wenn es keine gibt”, sagte Thompson. “Aus diesem Grund sind Follow-up-Beobachtungen so wichtig, um Exoplanet-Erkennungen zu bestätigen. Diese Variationen vom Stern können auch die Schätzungen davon verzerren, wie viel Wasserdampf beispielsweise in der Atmosphäre eines Planeten liegt.
“Das liegt daran, dass die Variationen die Signatur des Wasserdampfes im Lichtmuster an verschiedenen Wellenlängen nachahmen oder verdecken können, die unsere Teleskope erreichen.”
Einige Hilfe von Hubble
Um diesen potenziellen Effekt zu untersuchen, wurden SABA, Thompson und Kollegen auf 20 Jahre Hubble-Beobachtungen, die unter Verwendung des Space Telescope Imaging-Spektrographen (STIS) und der Wide-Field-Kamera 3 (WFC3) des Space Telescope Bildgebungsspektrographen (WFC3) des langjährigen Weltraumteleskops gesammelt wurden.
Das Team analysierte sichtbare, nahezu Infrarot- und nahezu ultraviolette Wellenlängendaten aus 20 exoplaneten Systemen auf die gleiche Weise, um Verzerrungen zu minimieren, die anderen Studien möglicherweise inhärent sind.
In Anbetracht der Modelle, die die Sternvariabilität und Modelle ausmachen, die dies nicht tun, untersuchten die Forscher Kombinationen von Sternenlicht- und Atmosphärmodellen, die am besten zu den von ihnen wiederhergestellten Daten passen.
Dies zeigte, dass 6 der 20 Exoplaneten mithilfe von Modellen besser charakterisiert wurden, die Variationen des Lichts ihrer Elternsterne ausmachen. Sie stellten auch fest, dass Daten mit 6 anderen Planeten möglicherweise durch Lichtverschmutzung von ihren Wirtsstars etwas beschädigt wurden.
Über das elektromagnetische Spektrum, das das Team in Betracht gezogen hat, waren die durch Sternvariabilität verursachten Verzerrungen bei sichtbarem Licht und in der nahezu UV-Strahlung viel deutlicher als im Infrarot.
Die Ergebnisse des Teams haben zwei Möglichkeiten ergeben, wie sich die Variabilität von Sternenlicht auf Exoplanet -Beobachtungen auswirken könnte.
“Eine ist, die Gesamtform des Spektrums zu betrachten – dh das Lichtmuster bei verschiedenen Wellenlängen, die vom Stern durch den Planeten geleitet wurden -, um festzustellen, ob dies allein durch den Planeten erklärt werden kann oder ob Sternaktivität erforderlich ist “Saba schloss. “Die andere ist, zwei Beobachtungen desselben Planeten im optischen Bereich des Spektrums zu haben, die zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommen werden.
“Wenn diese Beobachtungen sehr unterschiedlich sind, ist die wahrscheinliche Erklärung eine variable Sternaktivität.”
Die Ergebnisse des Teams sollen in der Supplement -Serie der Astrophysical Journal Supplement veröffentlicht werden und sind als Vordruck auf der Forschungsrepository -Website Arxiv erhältlich.
