Az ezt vizsgáló kutatócsoport 20 exobolygónak a csillaga előtt történő elhaladásáról (tranzitjáról), a Hubble-űrtávcsővel készített méréseket elemezte. Ez alapján sikerült kimutatni azt, hogy a központi csillag fényességének változékonysága, amelyet a csillagon található hidegebb, illetve melegebb régiók okoznak, erősen eltorzíthatja az adott csillagok körül keringő bolygók légköréről levont következtetéseket.
A kutatócsoport szerint a 20 vizsgált exobolygó-rendszernek körülbelül felére van nagy hatással a központi csillag változékonysága. Ez eléggé aggasztóan hangzik, hiszen ha nem vesszük figyelembe a csillag rövid időskálákon történő fényességváltozásait, rossz eredmények adódhatnak a bolygók méretére, hőmérsékletére, illetve légkörük összetételére is.
A csoport tagjai szerint az új eredmények nagyon fontosak, és egyben meglepőek: ha a későbbiekben a csillag változékonyságát is figyelembe vesszük az exobolygókra alkotott modellek elkészítésekor, nagyban hozzájárulunk az újonnan készített mérések megbízható elemzéséhez.
A foltos csillagok előtt elhaladó exobolygók
Az exobolygók felfedezési módszerei közül a legismertebb, illetve a leginkább elterjedt az úgynevezett tranzitmódszer. Ez azon alapul, hogy - megfelelő rálátási szög esetén - egy adott csillag korongja előtt elhaladó exobolygó valamennyit kitakar a csillag fényességéből. Ekkor a csillag fényessége egy időre lecsökken, majd később újra visszafényesedik. Mindez egy adott periódussal történik meg, amelynek ismeretében meghatározható többek között az exobolygó jelenléte a rendszerben, valamint annak mérete. Spektroszkópiai módszerekkel a tranzitot mutató exobolygók légkörének összetételére is becslést tehetünk: amint a csillagfény átszűrődik a bolygó légkörén, speciális, az adott bolygó légkörében található kémiai elemeknek megfelelő vonalak jönnek létre a színképben, amelyeket a csillagászok pontosan tudnak azonosítani. Igen ám, de ha nem vesszük figyelembe a csillag fényességének változásait, könnyedén hamis következtetést vonhatunk le a megfigyelt spektrumokból.
Vannak ugyanis olyan csillagok, amelyek felszíni fényessége nem egyenletes: ezeket foltos csillagoknak nevezzük, s bizonyos régióikban, a mágneses aktivitásnak megfelelően, sötétebb foltok, máshol pedig világosabb felszíni részek látszanak. Ha egy exobolygó áthalad egy csillag előtt akkor a korong egy részét kitakarva lecsökkent a csillag fényességét. Ha a bolygó az áthaladás közben a csillag átlagosnál fényesebb régiója előtt halad el, akkor a tranzit okozta fényességcsökkenés mértéke nagyobb lesz az elvártnál, és így a bolygó méretét a valóságosnál nagyobbnak becsüljük. Ennek a fordítottja is igaz: ha a tranzit akkor történik meg, amikor a csillag a sötétebb, foltos oldalát mutatja felénk, a fényességcsökkenés mértéke kisebbnek látszik, amiből a bolygó mérete is kisebbnek adódik, mint kéne.
Sőt, a csillagfolt jelenléte önmagában is okozhat ahhoz hasonló fényességcsökkenést, mint egy bolygó elhaladása a csillag előtt, ami pedig exobolygók hamis detektálásához vezethet. Ezért nagyon fontos, hogy a csillagok körüli exobolygók jelenlétét többféle méréssel is megerősítsük. Emellett a csillagfoltok hatással lehetnek a bolygó légkörének spektrumára is, és így megtörténhet az is, hogy tévesen vízgőzt azonosítunk benne.
Új modellek, amelyek figyelembe veszik a csillagfoltokat
Az új eredményeket elérő kutatócsoport a Hubble-űrtávcső Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), illetve Wide Field Camera 3 (WFC3) műszereivel készült mérések felhasználásával igyekezett kizárni a foltos csillagok fent említett torzító hatásait 20 csillagrendszer látható-, közeli infravörös-, és ultraibolya tartományon kibocsátott sugárzásának vizsgálatával. A csillagászok modelljei ezúttal - a korábbiakkal ellentétben - figyelembe vették a csillagfoltok jelenlétének lehetséges hatásait is.
Ezek alapján a vizsgált húsz bolygórendszerből hat esetben azok a modellek illeszkedtek a legjobban a mért adatokhoz, amelyek feltételezték, hogy a rendszer központi csillaga foltos, illetve másik hat esetben a csillag fényének az aktivitás miatti változékonysága szintén befolyásolta az eredményeket. A csillagok foltossága, illetve aktivitása nagyon fontos tehát a körülöttük keringő exobolygók tulajdonságainak meghatározásában, sokkal fontosabb, mint azt korábban gondoltuk.
A csoport eredményeit ennek megfelelően a nagy presztízsű Astrophysical Journal Supplement Series című szaklap fogadta el közlésre.
A cikk forrása: https://www.space.com/temperamental-stars-spoiling-view-exoplanets
Szerző: Könyves-Tóth Réka, Tudományos munkatárs
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet