Un’illustrazione mostra esopianeti e stelle influenzati dalla variabilità delle loro stelle (Credito immagine: Alexandra Thompson). Un nuovo studio ha rivelato che le stelle capricciose che si illuminano e si oscurano nel corso di poche ore potrebbero distorcere le osservazioni degli astronomi su migliaia di pianeti al di là del sistema solare. Il team dietro questa ricerca è giunto a questa conclusione studiando 20 pianeti extrasolari o “esopianeti” mentre attraversavano, o “transitavano”, le facce delle loro stelle madri utilizzando il Telescopio Spaziale Hubble. Questo ha rivelato che le fluttuazioni della luce stellare causate da regioni più calde e più fredde sulle superfici delle stelle erano più responsabili della distorsione delle interpretazioni delle atmosfere degli esopianeti di quanto si pensasse in precedenza. Il team ha scoperto, con sorpresa, che i dati riguardanti circa la metà dei 20 pianeti studiati, che andavano da mondi simili a Nettuno a pianeti giganti caldi gonfiati, erano influenzati dalla variabilità delle loro stelle ospiti. Questo è uno sviluppo preoccupante perché se queste variazioni nella luminosità stellare non vengono prese in considerazione, gli scienziati potrebbero sbagliare una serie di cose sugli esopianeti, inclusi le loro dimensioni, temperatura e la composizione delle loro atmosfere. “Questi risultati sono stati una sorpresa: abbiamo trovato più contaminazione stellare nei nostri dati di quanto ci aspettassimo. Questo è importante per noi da sapere,” ha detto il leader del team e ricercatore dell’University College di Londra (UCL) Arianna Saba in una dichiarazione inviata a Space.com. “Raffinando la nostra comprensione di come la variabilità delle stelle potrebbe influenzare le nostre interpretazioni degli esopianeti, possiamo migliorare i nostri modelli e fare un uso più intelligente dei dataset molto più grandi che arriveranno da missioni come il James Webb Space Telescope (JWST), Ariel e Twinkle.”
Alcune stelle soffiano caldo e freddo
I transiti sono un elemento vitale della scienza degli esopianeti. Quando i pianeti passano davanti alle loro stelle madri visti dalla Terra, causano una piccola diminuzione della quantità di luce stellare che riceviamo da quelle stelle. Queste diminuzioni possono essere utilizzate per rilevare un pianeta in orbita, e il tempo tra le diminuzioni di luce può aiutare gli scienziati a determinare quanto tempo impiega il nuovo mondo scoperto a orbitare attorno alla sua stella. Inoltre, analizzare la luce stellare che passa attraverso l’atmosfera di un pianeta può dire ai ricercatori la composizione di quell’atmosfera. Questo è possibile perché gli elementi assorbono la luce a diverse lunghezze d’onda caratteristiche. Così, quando la luce stellare passa attraverso un’atmosfera planetaria, gli elementi in quell’atmosfera lasciano le loro impronte digitali in quella luce. Gli scienziati leggono queste impronte chimiche usando un metodo chiamato “spettroscopia”. Ma, se gli scienziati leggono male la luce stellare, allora i dati riguardanti le atmosfere planetarie e persino alcune rilevazioni di esopianeti fatte usando il metodo del transito potrebbero essere a rischio.
Alcuni aiuti da Hubble
Per investigare questo potenziale effetto, Saba, Thompson e colleghi si sono rivolti a 20 anni di osservazioni di Hubble raccolte utilizzando gli strumenti Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) e Wide Field Camera 3 (WFC3) del longevo telescopio spaziale. Il team ha analizzato dati di lunghezze d’onda visibili, vicino all’infrarosso e vicino all’ultravioletto da 20 sistemi di esopianeti nello stesso modo per minimizzare i bias che potrebbero essere inerenti ad altri studi. Considerando modelli che tengono conto della variabilità stellare e modelli che non lo fanno, i ricercatori hanno esaminato combinazioni di luce stellare e modelli atmosferici che meglio si adattavano ai dati recuperati. Questo ha rivelato che 6 dei 20 esopianeti erano meglio caratterizzati usando modelli che tengono conto delle variazioni nella luce delle loro stelle madri. Hanno anche scoperto che i dati riguardanti altri 6 pianeti potrebbero essere stati in qualche modo corrotti dalla contaminazione della luce delle loro stelle ospiti. Attraverso lo spettro elettromagnetico considerato dal team, le distorsioni causate dalla variabilità stellare erano molto più evidenti nella luce visibile e nella radiazione UV vicina rispetto all’infrarosso. I risultati del team hanno rivelato due modi in cui la variabilità della luce stellare potrebbe influenzare le osservazioni degli esopianeti. “Uno è guardare la forma complessiva dello spettro – cioè, il pattern di luce a diverse lunghezze d’onda che è passato attraverso il pianeta dalla stella – per vedere se questo può essere spiegato solo dal pianeta o se è necessaria l’attività stellare,” ha concluso Saba. “L’altro è avere due osservazioni dello stesso pianeta nella regione ottica dello spettro che sono state prese in momenti diversi. Se queste osservazioni sono molto diverse, la spiegazione più probabile è l’attività stellare variabile.” I risultati del team sono destinati a essere pubblicati nella serie The Astrophysical Journal Supplement e sono disponibili come preprint sul sito di repository di ricerca arXiv.