Gli scienziati hanno ideato un nuovo metodo per mappare la presenza di macchie nelle stelle lontane, utilizzando le osservazioni delle missioni NASA sui pianeti orbitanti che attraversano le facce delle loro stelle. Il modello si basa su una tecnica che i ricercatori utilizzano da decenni per studiare le macchie stellari. Migliorando la comprensione da parte degli astronomi delle stelle maculate, il nuovo modello, denominato StarryStarryProcess, può aiutare a scoprire di più sulle atmosfere planetarie e sulla potenziale abitabilità utilizzando i dati provenienti da telescopi come la prossima missione Pandora della NASA .
“Molti dei modelli che i ricercatori utilizzano per analizzare i dati degli esopianeti, o mondi al di fuori del nostro sistema solare, presuppongono che le stelle siano dischi uniformemente luminosi“, ha affermato Sabina Sagynbayeva, studentessa laureata presso la Stony Brook University di New York. “Ma basta osservare il nostro Sole per capire che le stelle sono più complesse. Modellare la complessità può essere difficile, ma il nostro approccio fornisce agli astronomi un’idea di quante macchie potrebbe avere una stella, dove si trovano e quanto sono luminose o scure”. Un articolo che descrive StarryStarryProcess, guidato da Sagynbayeva, è stato pubblicato lunedì 25 agosto su The Astrophysical Journal.
Il TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) della NASA e il telescopio spaziale Kepler, ora in pensione, sono stati progettati per identificare i pianeti utilizzando i transiti, ovvero cali di luminosità stellare causati dal passaggio di un pianeta davanti alla sua stella. Queste misurazioni rivelano come la luce della stella varia nel tempo durante ogni transito , e gli astronomi possono organizzarle in un grafico che chiamano curva di luce. In genere, una curva di luce di transito traccia una curva di luce uniforme verso il basso quando il pianeta inizia a passare davanti alla stella. Raggiunge una luminosità minima quando il pianeta è completamente di fronte alla stella e poi aumenta gradualmente quando il pianeta esce e il transito termina. Misurando il tempo tra i transiti, gli scienziati possono determinare la distanza del pianeta dalla sua stella e stimarne la temperatura superficiale. La quantità di luce mancante dalla stella durante un transito può rivelare le dimensioni del pianeta, che a sua volta può fornire indizi sulla sua composizione.
Di tanto in tanto, però, la curva di luce di un pianeta appare più complessa, con avvallamenti e picchi più piccoli aggiunti all’arco principale. Gli scienziati ritengono che questi rappresentino caratteristiche superficiali scure simili alle macchie solari visibili sul nostro Sole: le macchie stellari. Il numero totale di macchie solari del Sole varia durante il suo ciclo solare di 11 anni. Gli scienziati le usano per determinare e prevedere l’andamento di quel ciclo, nonché le esplosioni di attività solare che potrebbero avere ripercussioni sulla Terra . Allo stesso modo, le macchie stellari sono macchie fredde, scure e temporanee sulla superficie di una stella, le cui dimensioni e numero cambiano nel tempo. La loro variabilità influisce su ciò che gli astronomi possono imparare sui pianeti in transito. Gli scienziati hanno già analizzato le curve di luce di transito degli esopianeti e delle loro stelle ospiti per osservare i cali e i picchi più piccoli. Questo aiuta a determinare le proprietà della stella ospite, come il suo livello complessivo di macchie, l’angolo di inclinazione dell’orbita del pianeta, l’inclinazione della rotazione della stella rispetto alla nostra linea di vista e altri fattori. Il modello di Sagynbayeva utilizza curve di luce che includono non solo informazioni sul transito, ma anche la rotazione della stella stessa per fornire informazioni ancora più dettagliate su queste proprietà stellari.
“Sapere di più sulla stella a sua volta ci aiuta a saperne ancora di più sul pianeta, come in un ciclo di feedback”, ha affermato il coautore Brett Morris, ingegnere informatico senior presso lo Space Telescope Science Institute di Baltimora. “Ad esempio, a temperature sufficientemente basse, le stelle possono avere vapore acqueo nelle loro atmosfere. Se vogliamo cercare acqua nelle atmosfere dei pianeti attorno a quelle stelle – un indicatore chiave di abitabilità – dobbiamo essere molto sicuri di non confondere le due cose”.
Per testare il loro modello, Sagynbayeva e il suo team hanno esaminato i transiti di un pianeta chiamatoTOI 3884 b , situato a circa 141 anni luce di distanza nella costellazione settentrionale della Vergine. Scoperto dal TESS nel 2022, gli astronomi ritengono che il pianeta sia un gigante gassoso circa cinque volte più grande della Terra e con una massa 32 volte superiore alla sua. L’analisi di StarryStarryProcess suggerisce che la stella fredda e fioca del pianeta, chiamata TOI 3384, presenta concentrazioni di macchie al polo nord, che è anch’esso inclinato verso la Terra, cosicché il pianeta passa sopra il polo dalla nostra prospettiva. Attualmente, gli unici set di dati disponibili che possono essere adattati al modello di Sagynbayeva sono quelli in luce visibile, il che esclude le osservazioni infrarosse effettuate dal telescopio spaziale James Webb della NASA . Ma la prossima missione Pandora della NASA trarrà vantaggio da strumenti come questo. Pandora, un piccolo satellite sviluppato nell’ambito del programma Astrophysics Pioneers della NASA , studierà le atmosfere degli esopianeti e l’attività delle loro stelle ospiti con osservazioni multi-lunghezza d’onda di lunga durata. L’obiettivo della missione Pandora è determinare come le proprietà della luce di una stella differiscono quando attraversa l’atmosfera di un pianeta, in modo che gli scienziati possano misurare meglio tali atmosfere utilizzando Webb e altre missioni. Link video:
“Il satellite TESS ha scoperto migliaia di pianeti dal suo lancio nel 2018”, ha affermato Allison Youngblood, scienziata del progetto TESS presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. “PANDORA studierà circa 20 mondi, ma migliorerà la nostra capacità di distinguere quali segnali provengono dalle stelle e quali dai pianeti. Più comprendiamo le singole parti di un sistema planetario, meglio comprendiamo l’insieme, e anche il nostro.”
