Wenn ein Exoplanet vor seinem Stern vorbeizieht, können Unregelmäßigkeiten in der Lichtkurve die Anwesenheit dunkler Regionen auf der Sternoberfläche verraten und Hinweise auf magnetische Aktivität und Rotation geben. Diese Phänomene, obwohl selten, ermöglichen es Astronomen, Details über ferne Planetensysteme zu studieren.
Ein internationales Team konzentrierte seine Arbeit auf das System TOI-3884, einen Roten Zwerg, der etwa 140 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Ihre Forschung, veröffentlicht in
The Astronomical Journal, beleuchtet Sternflecken, die während der Transits des Planeten TOI-3884b, einer Super-Neptun, beobachtet wurden.
Künstlerische Darstellung des TOI-3884-Systems: Der Super-Neptun TOI-3884b zieht vor dem Roten Zwergstern TOI-3884 vorbei, der einen großen Sternfleck aufweist. (unter Verwendung generativer KI-Tools und Bildbearbeitung).
Bildnachweis: Mayuko Mori, Astrobiology Center Um diese Ereignisse einzufangen, nutzten die Wissenschaftler die Instrumente MuSCAT3 und MuSCAT4, die an den 2-Meter-Teleskopen des Las Cumbres Observatory installiert sind. Zwischen Februar und März 2024 wurden drei Transits beobachtet, mit klaren Signalen des Vorbeizugs über Flecken, die in verschiedenen Wellenlängenbändern detektiert wurden. Die Analyse der Lichtkurven zeigte, dass die Flecken etwa 200 Kelvin kälter sind als die Sternoberfläche bei 3150 K und fast 15 % der sichtbaren Scheibe bedecken, was wichtige Daten über ihre Natur liefert.
Die Variationen in der Form der Signale über einen kurzen Zeitraum deuten darauf hin, dass die Rotation des Sterns die Hauptursache ist, eher als eine Veränderung der Flecken. Um dies zu überprüfen, wurde eine Beobachtungskampagne mit dem globalen Netzwerk von 1-Meter-Teleskopen des Las Cumbres Observatory durchgeführt. Von Dezember 2024 bis März 2025 zeigten regelmäßige Helligkeitsmessungen periodische Schwankungen, die erstmals feststellten, dass die Rotationsperiode von TOI-3884 11,05 Tage beträgt, was mit den Verschiebungen der Flecken übereinstimmt.
Die Übereinstimmung zwischen der Rotationsperiode und den Positionen der Flecken ermöglichte es, die Geometrie des Systems zu verstehen und eine Fehlausrichtung von etwa 62 Grad zwischen der Rotationsachse des Sterns und der Orbitalachse des Planeten aufzudecken. Diese markante Neigung, die oft mit vergangenen gravitativen Wechselwirkungen verbunden ist, macht TOI-3884 besonders interessant, da kein massereicher Begleiter entdeckt wurde. Solche Fehlausrichtungen können die Interpretation von Atmosphärendaten und das Verständnis der Planetenentstehung beeinflussen.
Lichtkurven (unten) von drei Transits mit Fleckenüberquerungen von TOI-3884b, beobachtet mit MuSCAT3 und MuSCAT4, mit Modellen (oben), die die relativen Positionen des Planeten und des Sternflecks während jedes Ereignisses zeigen. Von links nach rechts entsprechen die Panels drei verschiedenen Transit-Epochen. Die vier Farben repräsentieren Beobachtungen in vier Wellenlängenbändern (g, r, i, z).
Bildnachweis: Mayuko Mori, Astrobiology Center Diese Ergebnisse haben direkte Auswirkungen auf Atmosphärenstudien mit Instrumenten wie dem James Webb Weltraumteleskop (JWST). Die genaue Charakterisierung der Flecken und der Umlaufbahn wird helfen, Fehler in der Analyse von Exoplanetenatmosphären zu vermeiden. Darüber hinaus lässt die Anwesenheit eines großen Polarflecks auf einem Stern mit mäßiger Rotation vermuten, dass solche Strukturen bei Roten Zwergen häufig sein könnten, was Möglichkeiten für zukünftige Forschungen zur stellaren magnetischen Aktivität bietet.
Die Studie von TOI-3884 zeigt, wie Transitbeobachtungen Details über Sternflecken und Ausrichtungen liefern können. In Zukunft könnten vergleichbare Methoden auf andere Systeme angewendet werden, um ein breiteres Verständnis der planetaren Vielfalt und stellarer Prozesse zu ermöglichen.
Quelle: The Astronomical Journal