“情绪化”恒星在短期内亮度变化,可能会扭曲我们对许多遥远行星的观察,根据最近的一项研究。
我们对系外行星(太阳系外的行星)的了解很大程度上来自于观察这些行星在其母星前面过境时星光的下降。
这种方法可以揭示行星的大小(通过测量被阻挡的星光数量)和其大气成分(通过分析行星在星星前面经过时折射灯光的方式)。
但是,一项发表在《天体物理学期刊补充系列》上的新研究表明,由于恒星表面温度的波动造成的星光变化,可能比我们想象中更改了我们对系外行星的理解。
研究集中于20个与木星和海王星相似大小的行星的大气,发现其中约有一半显示出与其母星变异性相关的扭曲数据。
研究小组警告说,如果科学家未能考虑这些变化,他们可能会误解行星的关键特征,如大小、温度和大气组成。他们建议,通过检查一系列光波长,特别是在最明显的光学光谱中,可以减少误解的风险。
首席作者、UCL物理与天文学系的Arianna Saba博士表示:“这些发现出乎意料;我们发现恒星对我们数据的影响比预期的要大。理解恒星变异性如何影响我们对系外行星的评估至关重要。通过细化我们的方法,我们可以增强模型,并有效管理从詹姆斯·韦布、阿里尔和Twinkle等任务中预计的大型数据集。”
第二作者、UCL物理与天文学系专注于系外行星母星的博士生Alexandra (Alex) Thompson表示:“我们从其母星的光中获取有关系外行星的信息,这使得将恒星信号与由行星产生的信号分离变得具有挑战性。”
“一些恒星可能被认为是‘斑驳的’,由于强烈的磁活动,展现出冷、暗的区域和热、亮的区域混合的特征。”
“更亮的区域(光斑)发出更多光;因此,如果一个行星穿过恒星最热的区域,这可能会导致研究人员高估其大小或推断出更高的温度或更密的氛围。相反,如果行星过境于一个较冷的恒星斑点,它可能显得更小。”
“此外,恒星斑点的光减少可能模拟行星过境的效果,造成对行星存在的错误指示。因此,后续观察对于确认系外行星的发现至关重要。”
“这些恒星变化还可能扭曲行星大气中水蒸气的估算,因为它们可能会掩盖或模仿在我们的望远镜观察期间检测到的水蒸气签名。”
在他们的研究中,研究人员利用了20年的哈勃太空望远镜数据,结合了其空间望远镜成像光谱仪(STIS)和宽场相机3(WFC3)的见解。
他们对每个行星的数据进行了统一处理,以确保公平比较,最小化由于数据处理方法不同而导致的偏见。
该团队评估了哪种行星模型和恒星模型的组合最符合他们的数据,将考虑恒星变异性的模型与不考虑的简单模型进行对比。他们确定,20个被检查的行星中有六个的数据与考虑恒星变异性的模型更为吻合,而其他六个则可能受到了母星的轻微污染。
分析涵盖了可见光、近红外和近紫外波长,认识到恒星活动造成的扭曲在近紫外和可见光范围内显得明显清晰,而在较长的红外波长中则不那么明显。
提出了两种方法来识别恒星变异是否影响行星数据。
Saba博士进一步阐述:“一种方法涉及检查整体光谱形状——分析从恒星通过行星的光模式——以确定结果是否可以仅归因于行星,还是需要考虑恒星活动。第二种方法涉及对同一行星在不同时间进行的两次观察进行比较,其中显著的差异表明恒星活动的变动。”
Alex Thompson补充道:“通过适当的波长覆盖可以管理误解的风险。短波长的观察,特别是本研究中使用的光学波长,是有益的,因为它们更清晰地突显了恒星污染的影响。”