Las estrellas «temperamentales» que se iluminan y se apagan en cuestión de horas o días pueden estar distorsionando nuestra visión de miles de planetas distantes, sugiere un nuevo estudio dirigido por investigadores de la UCL.
La mayor parte de la información que tenemos sobre los planetas más allá de nuestro sistema solar (exoplanetas) proviene de observar las disminuciones en la luz de las estrellas cuando estos planetas pasan frente a su estrella anfitriona.
Esta técnica puede dar pistas sobre el tamaño del planeta (observando cuánta luz estelar se bloquea) y de qué está hecha su atmósfera (observando cómo el planeta cambia el patrón de la luz estelar que pasa a través de él).
Pero un nuevo estudio, publicado en The Astrophysical Journal Supplement, concluyó que las fluctuaciones en la luz estelar debido a regiones más calientes y más frías en la superficie de una estrella pueden estar distorsionando nuestras interpretaciones de los planetas más de lo que pensábamos anteriormente.
Los investigadores analizaron las atmósferas de 20 planetas del tamaño de Júpiter y Neptuno y descubrieron que la variabilidad de las estrellas anfitrionas distorsionaba los datos de aproximadamente la mitad de ellos.
Si los investigadores no tuvieran en cuenta adecuadamente estas variaciones, dijo el equipo, podrían malinterpretar una serie de características como el tamaño de los planetas, la temperatura y la composición de sus atmósferas. El equipo agregó que el riesgo de mala interpretación era manejable si los investigadores observaban una gama de longitudes de onda de luz, incluida la región óptica donde los efectos de la contaminación estelar son más evidentes.
La autora principal, la Dra. Arianna Saba (UCL Physics & Astronomy), que realizó el trabajo como parte de su doctorado en la UCL, dijo: «Estos resultados fueron una sorpresa: encontramos más contaminación estelar de nuestros datos de lo que esperábamos. Es importante que lo sepamos. Al refinar nuestra comprensión de cómo la variabilidad de las estrellas podría afectar nuestras interpretaciones de los exoplanetas, podemos mejorar nuestros modelos y hacer un uso más inteligente de los conjuntos de datos mucho más grandes que provendrán de misiones como James Webb, Ariel y Twinkle».
La segunda autora, Alexandra (Alex) Thompson, actualmente doctoranda. Un estudiante de Física y Astronomía de la UCL, cuya investigación se centra en las estrellas anfitrionas de exoplanetas, dijo: «Aprendemos sobre los exoplanetas a partir de la luz de sus estrellas anfitrionas y, a veces, es difícil distinguir qué es una señal de la estrella y qué proviene del planeta».
«Algunas estrellas podrían describirse como ‘irregulares’: tienen una mayor proporción de regiones más frías, que son más oscuras, y regiones más calientes, que son más brillantes, en su superficie. Esto se debe a una actividad magnética más fuerte.
«Las regiones más calientes y brillantes (fáculas) emiten más luz y, por lo tanto, por ejemplo, si un planeta pasa frente a la parte más caliente de la estrella, esto podría llevar a los investigadores a sobrestimar el tamaño del planeta, ya que parecerá bloquear más luz de la estrella, o podrían inferir que el planeta es más caliente de lo que es o tiene una atmósfera más densa. Lo contrario es cierto si el planeta pasa frente a una mancha estelar fría, lo que hace que el planeta parezca ‘más pequeño'».
«Por otra parte, la reducción de la luz emitida por una mancha estelar podría incluso imitar el efecto de un planeta que pasa frente a una estrella, lo que lleva a pensar que podría haber un planeta cuando no lo hay. Por eso las observaciones de seguimiento son tan importantes para confirmar las detecciones de exoplanetas.
«Estas variaciones con respecto a la estrella también pueden distorsionar las estimaciones de cuánto vapor de agua hay, por ejemplo, en la atmósfera de un planeta. Esto se debe a que las variaciones pueden imitar u oscurecer la firma del vapor de agua en el patrón de luz en diferentes longitudes de onda que llega a nuestros telescopios».
Para el estudio, los investigadores utilizaron 20 años de observaciones del telescopio espacial Hubble, combinando datos de dos de los instrumentos del telescopio, el Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial (STIS) y la Cámara de Campo Amplio 3 (WFC3).
Procesaron y analizaron los datos de cada planeta de manera idéntica, para asegurarse de que estaban comparando elementos similares, minimizando los sesgos que ocurren cuando los conjuntos de datos se procesan utilizando diferentes métodos.
Luego, el equipo analizó qué combinación de modelos atmosféricos y estelares se ajustaba mejor a sus datos, comparando modelos que tenían en cuenta la variabilidad estelar con modelos más simples que no lo hacían. Descubrieron que los datos de seis de los 20 planetas analizados se ajustaban mejor a los modelos ajustados a la variabilidad de las estrellas y otros seis planetas podrían haber experimentado una contaminación menor de su estrella anfitriona.
Analizaron la luz en longitudes de onda visibles, infrarrojas cercanas y ultravioletas cercanas, basándose en el hecho de que las distorsiones de la actividad estelar son mucho más evidentes en la región ultravioleta cercana y visible (óptica) que en longitudes de onda más largas en el infrarrojo.
El equipo describió dos formas de juzgar si la variabilidad estelar podría estar afectando a los datos planetarios.
El Dr. Saba explicó: «Una es observar la forma general del espectro, es decir, el patrón de luz en diferentes longitudes de onda que ha pasado a través del planeta desde la estrella, para ver si esto se puede explicar solo por el planeta o si se necesita actividad estelar. La otra es tener dos observaciones del mismo planeta en la región óptica del espectro que se toman en diferentes momentos. Si estas observaciones son muy diferentes, la explicación probable es la actividad estelar variable».
Alex Thompson agregó: «El riesgo de mala interpretación es manejable con la cobertura de longitud de onda adecuada. Las observaciones ópticas de longitud de onda más cortas como las utilizadas en este estudio son particularmente útiles, ya que aquí es donde los efectos de la contaminación estelar son más evidentes».
Con información de The Astrophysical Journal Supplement Series
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