Астрономы создали новую модель для картографирования пятен на далёких звёздах

Автор: NASA's Goddard Space Flight Center

Учёные разработали новый метод картирования пятнистости далёких звёзд, используя наблюдения миссий NASA за планетами, проходящими по дискам своих звёзд. Модель под названием StarryStarryProcess развивает методику, которую исследователи применяли десятилетиями для изучения звёздных пятен.

Улучшая понимание астрономами пятнистых звёзд, новая модель может помочь получить больше информации о планетных атмосферах и потенциальной обитаемости с помощью данных телескопов, таких как предстоящая миссия NASA Pandora.

«Многие модели, которые исследователи используют для анализа данных об экзопланетах (мирах за пределами нашей Солнечной системы), предполагают, что звёзды — это равномерно яркие диски. Но, просто взглянув на наше собственное Солнце, мы понимаем, что звёзды устроены сложнее. Моделирование сложности может быть трудным, но наш подход даёт астрономам представление о том, сколько пятен может быть у звезды, где они расположены и насколько они яркие или тёмные», — пояснила аспирант Университета Стоуни-Брук в Нью-Йорке Сабина Сагынбаева.

Статья, описывающая StarryStarryProcess, под руководством Сагынбаевой была опубликована 25 августа в The Astrophysical Journal.

Космические телескопы NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) и уже завершивший работу Kepler были предназначены для поиска планет с помощью транзитов — провалов в яркости звезды, вызванных прохождением планеты перед её диском.

Эти измерения показывают, как свет звезды меняется со временем во время каждого транзита, и астрономы могут представить их в виде графика, называемого кривой блеска. Обычно транзитная кривая блеска плавно опускается, когда планета начинает проходить по диску звезды, достигает минимума яркости, когда мир полностью перед звездой, а затем плавно поднимается по мере завершения транзита.

Иногда, однако, кривая блеска планеты выглядит сложнее, с дополнительными мелкими провалами и пиками. Учёные полагают, что они представляют собой тёмные поверхностные образования, аналогичные солнечным пятнам — звёздные пятна.

Как и солнечные пятна, 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.

Модель Сагынбаевой использует кривые блеска, которые включают не только информацию о транзите, но и вращение самой звезды, чтобы предоставить ещё более подробную информацию об этих звёздных свойствах.

«Знание большего о звезде, в свою очередь, помогает нам узнать ещё больше о планете, как петля обратной связи. Например, при достаточно низких температурах звёзды могут иметь водяной пар в своих атмосферах. Если мы хотим искать воду в атмосферах планет вокруг таких звёзд — ключевой показатель обитаемости — нам лучше быть очень уверенными, что мы не путаем одно с другим», — отметил соавтор Бретт Моррис, старший инженер-программист Института исследований космоса с помощью телескопа в Балтиморе.

Чтобы проверить свою модель, команда Сагынбаевой изучила транзиты планеты TOI 3884 b, расположенной примерно в 141 световом годе от нас в северном созвездии Девы. Анализ StarryStarryProcess предполагает, что у прохладной тусклой звезды TOI 3384 есть скопления пятен на северном полюсе.

В настоящее время единственные доступные наборы данных, которые можно обработать с помощью модели Сагынбаевой, относятся к видимому свету, что исключает инфракрасные наблюдения космического телескопа NASA James Webb. Однако предстоящая миссия NASA Pandora сможет воспользоваться такими инструментами.

Pandora, небольшой спутник, разработанный в рамках программы NASA Astrophysics Pioneers, будет изучать атмосферы экзопланет и активность их звёзд-хозяев с помощью длительных многоканальных наблюдений. Цель миссии — определить, как свойства света звезды различаются, когда он проходит через атмосферу планеты, чтобы учёные могли лучше измерить эти атмосферы с помощью Webb и других миссий.

«Спутник TESS обнаружил тысячи планет с момента запуска в 2018 году. Хотя Pandora будет изучать около 20 миров, она продвинет нашу способность выделять, какие сигналы исходят от звёзд, а какие — от планет. Чем лучше мы понимаем отдельные части планетной системы, тем лучше мы понимаем целое — и нашу собственную», — сказала научный сотрудник проекта TESS в Центре космических полётов имени Годдарда NASA Эллисон Янгблад.

Больше информации: Sabina Sagynbayeva et al, Polka-dotted Stars: A Hierarchical Model for Mapping Stellar Surfaces Using Occultation Light Curves and the Case of TOI-3884, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/adf6be

Источник: NASA's Goddard Space Flight Center