StarryStarryProcess: Τα «σκοτεινά σημάδια» στα άστρα αλλάζουν τη φιλοσοφία στην αναζήτηση εξωπλανητών

Η αναζήτηση ζωής πέρα από το ηλιακό μας σύστημα αποκτά μια νέα διάσταση χάρη σε μια καινοτόμο μέθοδο χαρτογράφησης που φέρνει στο φως τις σκοτεινές κηλίδες των άστρων. Ερευνητές παρουσίασαν το μοντέλο StarryStarryProcess, μια προσέγγιση που επιτρέπει την πιο ακριβή καταγραφή των λεγόμενων star spots, δηλαδή των «ηλιακών κηλίδων» σε μακρινά άστρα. Η νέα αυτή τεχνική μπορεί να αποδειχθεί καθοριστική για τον τρόπο με τον οποίο μελετάμε εξωπλανήτες και, κατ’ επέκταση, για την αναζήτηση κόσμων με πιθανότητες φιλοξενίας ζωής.

Μέχρι σήμερα, πολλά επιστημονικά μοντέλα αντιμετώπιζαν τα άστρα ως ομοιόμορφους φωτεινούς δίσκους. Ωστόσο, όπως υπενθυμίζει η ίδια μας η εμπειρία από τον Ήλιο, η πραγματικότητα είναι πολύ πιο σύνθετη. Οι κηλίδες, ψυχρότερες και σκοτεινότερες περιοχές στην επιφάνεια των άστρων, μεταβάλλονται με τον χρόνο και μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τα σήματα που λαμβάνουμε από διερχόμενους πλανήτες. Η Sabina Sagynbayeva από το Stony Brook University, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας, εξηγεί ότι το νέο μοντέλο δίνει τη δυνατότητα στους αστρονόμους να εκτιμούν τον αριθμό, τη θέση και τη φωτεινότητα αυτών των κηλίδων με πρωτοφανή ακρίβεια.

Η μέθοδος στηρίζεται στην ανάλυση δεδομένων από δορυφόρους όπως το Kepler και το TESS της NASA, που εντοπίζουν εξωπλανήτες μέσω των λεγόμενων transits: μικρές πτώσεις στη φωτεινότητα ενός άστρου όταν ένας πλανήτης περνά μπροστά του. Κανονικά, οι καμπύλες φωτός αυτών των διελεύσεων σχηματίζουν μια ομαλή καμπύλη μείωσης και αύξησης της φωτεινότητας. Ωστόσο, όταν εμφανίζονται επιπλέον κορυφές ή μικρές βυθίσεις, αυτό συχνά σημαίνει ότι το άστρο έχει κηλίδες στην επιφάνειά του.

Οι κηλίδες των άστρων λειτουργούν κάπως σαν τις ηλιακές κηλίδες που γνωρίζουμε: περιοχές όπου η δραστηριότητα μειώνεται, η θερμοκρασία πέφτει και η φωτεινότητα μειώνεται. Στον Ήλιο μας, η περιοδικότητα αυτών των κηλίδων σχετίζεται με τον ηλιακό κύκλο και τα φαινόμενα διαστημικού καιρού που επηρεάζουν τη Γη. Στα μακρινά άστρα, αντίστοιχα, οι κηλίδες αποτελούν πολύτιμα «ίχνη» για την κατανόηση της δραστηριότητάς τους αλλά και για τη σωστή εκτίμηση των ιδιοτήτων των πλανητών που τα περιφέρονται.

Το StarryStarryProcess κάνει το επόμενο βήμα: συνδυάζει όχι μόνο τις καμπύλες φωτός των διελεύσεων, αλλά και τη μελέτη της περιστροφής του ίδιου του άστρου. Με αυτόν τον τρόπο, αποκαλύπτει λεπτομέρειες που παλαιότερα έμεναν κρυφές, όπως η κλίση της τροχιάς του πλανήτη ή η κατανομή των κηλίδων στον αστρικό δίσκο. Όπως τονίζει ο Brett Morris από το Space Telescope Science Institute, η καλύτερη κατανόηση ενός άστρου οδηγεί και σε καλύτερη κατανόηση του ίδιου του πλανήτη, δημιουργώντας έναν «κύκλο ανάδρασης» γνώσης.

Η ομάδα δοκίμασε την τεχνική στον πλανήτη TOI 3884 b, έναν γιγαντιαίο πλανήτη πέντε φορές μεγαλύτερο από τη Γη, που εντοπίστηκε από το TESS το 2022 και βρίσκεται στον αστερισμό της Παρθένου, 141 έτη φωτός μακριά. Η ανάλυση έδειξε ότι το μητρικό του άστρο, TOI 3384, διαθέτει συγκεντρώσεις κηλίδων κοντά στον βόρειο πόλο του, ο οποίος μάλιστα είναι στραμμένος προς τη Γη. Αυτό σημαίνει ότι, από τη δική μας οπτική γωνία, ο πλανήτης περνά πάνω από αυτές τις κηλίδες κατά τη διέλευσή του, προσφέροντας ένα σπάνιο παράθυρο μελέτης.

Προς το παρόν, το μοντέλο λειτουργεί με δεδομένα στο ορατό φως, αφήνοντας εκτός το υπέρυθρο φάσμα που καταγράφει το James Webb Space Telescope. Ωστόσο, η μελλοντική αποστολή Pandora της NASA, που σχεδιάστηκε για να μελετά ατμόσφαιρες εξωπλανητών και την αλληλεπίδρασή τους με το φως των άστρων, θα επωφεληθεί ιδιαίτερα από τέτοιου είδους εργαλεία. Το Pandora θα εστιάσει σε περίπου 20 κόσμους, αλλά η συμβολή του στην κατανόηση των αστρικών ιδιοτήτων θα είναι κρίσιμη για την ερμηνεία των σημάτων που προέρχονται από τις ατμόσφαιρες πλανητών.

Η Allison Youngblood, επιστημονικά υπεύθυνη του TESS στο NASA Goddard Space Flight Center, υπογραμμίζει τη σημασία της εξέλιξης:

Το TESS έχει ανακαλύψει χιλιάδες πλανήτες από το 2018. Με εργαλεία όπως το Pandora και μοντέλα όπως το StarryStarryProcess, θα μπορούμε να διαχωρίζουμε με μεγαλύτερη βεβαιότητα ποια σήματα προέρχονται από τα άστρα και ποια από τους πλανήτες. Όσο περισσότερο κατανοούμε τα επιμέρους μέρη ενός πλανητικού συστήματος, τόσο καλύτερα κατανοούμε και το σύνολο – συμπεριλαμβανομένου του δικού μας.

[via]