TOI-3884 — это красный карлик, вокруг которого вращается планета. Она транзитная, то есть время от времени проходит между своей звездой и нами. Благодаря одному из этих событий удалось уточнить параметры ее орбиты.
Транзитный метод исследования экзопланет
По мере того как атмосферные наблюдения за экзопланетами становятся все более точными, как никогда важно правильно учитывать влияние звездных пятен на материнские звезды. Идеальная возможность для изучения звездных пятен возникает, когда транзитная планета проходит через них — это явление известно как транзит через пятно.
Международная группа исследователей под руководством ученых из Центра астробиологии (Токио, Япония) объединила наземные наблюдения, чтобы выявить подробные свойства звездных пятен и геометрию орбиты планетной системы TOI-3884. Результаты исследования были опубликованы в журнале The Astronomical Journal.
Космический телескоп James Webb NASA революционизировал исследование атмосфер экзопланет. Наблюдения за атмосферой в первую очередь базируются на транзитах — когда планета проходит перед своей звездой и блокирует часть ее света. Сравнивая глубину транзита на разных длинах волн, астрономы могут идентифицировать атомы и молекулы в атмосфере планеты.
JWST теперь позволяет выявлять малейшие отличия в глубине транзита, составляющие лишь 0,01%. Однако такая беспрецедентная точность также требует учета эффектов, ранее скрытых в шуме, например, эффектов, вызванных звездными пятнами — более холодными, темными участками на поверхности звезды. Звездные пятна могут имитировать или заслонять атмосферные сигналы, поэтому очень важно понимать их влияние и корректировать его.
Звездные пятна TOI-3884
TOI-3884 — это красный карлик, расположенный на расстоянии около 140 световых лет. Он является хозяином планеты TOI-3884b, супернептуна, радиус которой примерно в шесть раз превышает радиус Земли. Примечательно, что транзиты TOI-3884b показывают постоянный сигнал пересечения пятен. Такие системы чрезвычайно редки и предоставляют ценную возможность одновременно изучать как свойства звездных пятен, так и орбитальную геометрию системы.
Предыдущие исследования дали противоречивые результаты ключевых параметров системы TOI-3884, таких, как наклон звезды и скорость вращения. Цель данного исследования заключалась в решении этих разногласий с помощью более точных наземных наблюдений.
Исследуя звезду TOI-3884 с помощью инструментов на 2-метровых телескопах обсерватории Лас-Кумбрес, астрономы могли наблюдать три транзита и успешно обнаружили четкие сигналы пересечения пятен. Анализ кривой света показал, что звездные пятна примерно на 200 К холоднее поверхности звезды (3150 К) и покрывают примерно 15% видимого диска звезды. Кроме того, три кривых света транзита показывают изменения в форме сигнала пересечения пятна. Поскольку эти изменения происходили в течение короткого промежутка времени, они, скорее всего, вызваны вращением звезды, а не эволюцией пятна.
Геометрия звездной системы TOI-3884
Чтобы подтвердить это, команда провела фотометрический мониторинг с помощью глобальной сети 1-метровых телескопов LCO. С декабря 2024 года по март 2025 года они несколько раз за ночь измеряли изменения яркости звезды и обнаружили четкие периодические колебания. Это впервые позволило установить, что период вращения звезды составляет 11,05 дня.
Выполненный период вращения согласовывался со смещением положения пятен, выведенным из наблюдений транзита, что позволило команде получить уникальное решение для геометрии системы. Они обнаружили, что ось вращения звезды и ось орбиты планеты не совпадают примерно на 62°. Это свидетельствует о том, что TOI-3884 является сильно наклоненной планетной системой. Такие большие наклоны обычно связывают с прошлыми гравитационными взаимодействиями с массивными планетами или звездными спутниками, однако такие спутники не известны, что делает эту систему особенно интересной.
Будущие исследования атмосферы экзопланеты и звездных пятен
TOI-3884b является одной из главных целей для исследования атмосферы с помощью JWST и других телескопов. Подробная характеристика ее звездных пятен и орбитальной геометрии, полученная в результате этого исследования, будет иметь решающее значение для правильной интерпретации результатов наблюдений атмосферы.
Кроме того, полученные данные также дают новое понимание магнитной активности звезд. Большие полярные звездные пятна часто считаются связанными с сильными магнитными полями на быстро вращающихся звездах. Однако TOI-3884 не вращается особенно быстро, но все равно имеет гигантское полярное пятно. Это свидетельствует, что полярные пятна могут быть особенно распространенными среди красных карликов. Кроме продолжения детальных наблюдений за TOI-3884, важно также углубить наше понимание общих свойств звездных пятен.
По материалам phys.org
