«Капризные» звезды мешают изучению тысяч далеких экзопланет

«Капризные» звезды, яркость которых меняется с периодичностью в часы или дни, могут искажать наше представление о тысячах далеких планет. Таковы неутешительные выводы ученых из Университетского колледжа Лондона (UCL), опубликованные в The Astrophysical Journal Supplement Series.

Метод транзита

Большую часть информации об экзопланетах мы получаем, наблюдая за ними, когда они проходят перед своими звездами, частично перекрывая свет. Такой способ дает подсказки для оценки размера планеты и состава ее атмосферы.

Однако метод транзита, как выяснило исследование UCL, в недостаточной мере учитывает поведение звезды. Изучение атмосфер 20 экзопланет — от нептуноподобных до раздутых горячих юпитеров — показало, что примерно половина данных заметно искажена.

«Эти результаты стали неожиданностью — мы обнаружили большее влияние звездной изменчивости на данные, чем ожидали», — призналась астрофизик UCL Арианна Саба.

Пятна и факелы

Подробности раскрыла аспирантка Александра Томпсон:

«Мы получаем информацию об экзопланетах из света их родительских звезд, и иногда бывает трудно отделить сигнал звезды от того, что идет от планеты.
Некоторые звезды можно описать как "пятнистые" — на их поверхности больше холодных областей, которые темнее, и горячих, которые ярче. Это связано с более сильной магнитной активностью.
Горячие яркие области (факелы) излучают больше света, и, например, если планета проходит перед ними, это может привести к тому, что исследователи переоценят размер планеты, так как она покажется блокирующей больше света. Также они могут ошибочно заключить, что планета горячее, чем есть на самом деле, или что у нее более плотная атмосфера. Обратное верно, когда планета проходит перед холодным звездным пятном, из-за чего кажется меньше.
Уменьшение яркости звезды из-за пятна может даже имитировать эффект прохождения планеты перед звездой, заставляя думать, что планета существует, хотя ее нет. Вот почему последующие наблюдения так важны для подтверждения обнаружения экзопланет.
Эта изменчивость звезды может также искажать оценки количества водяного пара в атмосфере планеты — имитируя или скрывая сигнатуру водяного пара в спектре света на разных длинах волн, который достигает наших телескопов».

Для исследования ученые объединили наблюдения двух инструментов космического телескопа «Хаббл» — Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) и Wide Field Camera 3 (WFC3) — за 20 лет. Они обработали и проанализировали данные для каждой планеты одинаковым образом, чтобы обеспечить сопоставимость результатов и минимизировать искажения, с учетом поправок на изменчивость звезды и без него.

Обнаружено, что изменчивость звезд сильно отразилась на данных шести из 20 проанализированных планет, наблюдения за еще шестью подверглись незначительным искажениям.

Зерна от плевел

Авторы исследования предложили способы легко верифицировать данные наблюдений за экзопланетами методом транзита.

«Первый — это анализ общей формы спектра — то есть, распределения света на разных длинах волн, прошедшего через планету от звезды — чтобы понять, можно ли это объяснить только планетой или необходимо учитывать звездную активность. Второй — проведение двух наблюдений одной и той же планеты в оптическом диапазоне спектра в разное время. Если эти наблюдения сильно отличаются, наиболее вероятное объяснение — изменчивая звездная активность», — пояснила Саба.

В оптическом диапазоне изменчивость звезд заметнее, добавила Томпсон.