Lorsqu'une exoplanète passe devant son étoile, des irrégularités dans la courbe de lumière peuvent trahir la présence de régions sombres à la surface de l'étoile, donnant des indices sur l'activité magnétique et la rotation. Ces phénomènes, bien que rares, permettent aux astronomes d'étudier des détails sur des systèmes planétaires lointains.
Une équipe internationale a concentré ses travaux sur le système TOI-3884, une naine rouge située à environ 140 années-lumière de la Terre. Leurs recherches, publiées dans
The Astronomical Journal, mettent en lumière des taches stellaires observées pendant les transits de la planète TOI-3884b, une super-Neptune.
Impression d'artiste du système TOI-3884: la super-Neptune TOI-3884b passant devant l'étoile naine rouge TOI-3884, qui possède une grande tache stellaire. (utilisant des outils d'IA générative et de retouche d'image).
Crédit: Mayuko Mori, Astrobiology Center Pour capturer ces événements, les scientifiques ont utilisé les instruments MuSCAT3 et MuSCAT4 installés sur les télescopes de 2 mètres de l'Observatoire Las Cumbres. Entre février et mars 2024, trois transits ont été observés, avec des signaux nets de passage sur des taches détectés dans différentes bandes de longueur d'onde. L'analyse des courbes de lumière a montré que les taches sont environ 200 kelvins plus froides que la surface stellaire à 3150 K et couvrent près de 15 % du disque visible, apportant des données importantes sur leur nature.
Les variations dans la forme des signaux sur une courte durée indiquent que la rotation de l'étoile est la cause principale, plutôt qu'une transformation des taches. Pour vérifier cela, une campagne d'observation a été menée avec le réseau mondial de télescopes de 1 mètre de l'Observatoire Las Cumbres. De décembre 2024 à mars 2025, des mesures régulières de la luminosité ont montré des fluctuations périodiques, établissant pour la première fois que la période de rotation de TOI-3884 est de 11,05 jours, ce qui correspond aux déplacements des taches.
La cohérence entre la période de rotation et les positions des taches a permis de comprendre la géométrie du système, révélant un désalignement d'environ 62 degrés entre l'axe de rotation stellaire et l'axe orbital de la planète. Cette inclinaison marquée, souvent liée à des interactions gravitationnelles passées, rend TOI-3884 particulièrement intéressant, car aucun compagnon massif n'a été détecté. De tels désalignements peuvent affecter l'interprétation des données atmosphériques et la compréhension de la formation planétaire.
Courbes de lumière (en bas) de trois transits avec croisement de taches de TOI-3884b observés avec MuSCAT3 et MuSCAT4, avec des modèles (en haut) montrant les positions relatives de la planète et de la tache stellaire durant chaque événement. De gauche à droite, les panneaux correspondent à trois époques de transit différentes. Les quatre couleurs représentent des observations dans quatre bandes de longueur d'onde (g, r, i, z).
Crédit: Mayuko Mori, Astrobiology Center Ces résultats ont des conséquences directes pour les études atmosphériques avec des instruments comme le Télescope spatial James Webb (JWST). La caractérisation précise des taches et de l'orbite aidera à prévenir des erreurs dans l'analyse des atmosphères exoplanétaires. De plus, la présence d'une grande tache polaire sur une étoile à rotation modérée laisse penser que ces structures pourraient être courantes chez les naines rouges, offrant des possibilités pour des recherches futures sur l'activité magnétique stellaire.
L'étude de TOI-3884 montre comment les observations de transits peuvent fournir des détails sur les taches stellaires et les alignements. À l'avenir, des méthodes comparables pourraient être appliquées à d'autres systèmes, permettant une compréhension plus large de la diversité planétaire et des processus stellaires.