Výskum povrchov hviezd pomocou tranzitov exoplanét

V atmosfére Slnka sa nachádzajú drobné nehomogénne útvary, ktoré sa rozkladajú na plochách menších ako 50 km. Takáto jemná a zároveň veľmi zložitá štruktúra sa logicky očakáva aj v atmosférach iných aktívnych hviezd. V súčasnosti dostupné pozorovania hviezdnych povrchov zobrazujú povrchové útvary o veľkosti niekoľkých stupňov na povrchu čo rozmerovo zodpovedá štruktúram na povrchoch hviezd hlavnej postupnosti s veľkosťou okolo 10000 km.

Analýzou zmien svetelnej krivky získanej počas tranzitov exoplanéty CoRoT-2b sa zistilo, že sa jedná o masívnu exoplanétu typu horúci Jupiter, ktorá obieha mladú trpasličiu hviezdu spektrálneho typu G. Hviezda CoRoT 2a (GSC 00465- 01282) je zároveň fyzikálne premenná. Rotačná perióda hviezdy bola analýzou pozorovaní stanovená na hodnotu 4.52 +- 0.14 d. Čo je v podstate trikrát menšia hodnota ako obežná doba planéty, ktorá tranzituje. Fotometriou sústavy s vysokým rozlíšením v kombinácii so spektroskopickými meraniami sa podarilo pomerne presne zmerať parametre tranzitujúcej exoplanéty. Vďaka meraniam tak vieme, že exoplanéta obieha materskú hviezdu po takmer kruhovej dráhe s excentricitou 0.003 +- 0.003 a sklonom dráhy k smeru k Zemi i = 87.84 +- 0.10 (90° = pohled "z boku") a sklonom dráhy k rovine hviezdnej rotácie λ = 7.2 +- 4.5. Vďaka známym parametrom obežnej dráhy môžeme veľmi presne sledovať oblasť na povrchu hviezdy, po ktorej putuje počas tranzitu disk planéty. Satelitné observatórium CoRoT pozorovalo tranzity systému CoRoT-2 kontinuálne v období od 16.5.2007 do 15.9.2007, pričom bolo pozorovaných až 79 tranzitov.

Napozorované údaje boli následne očistené od systematických a náhodných chýb, aby nedošlo k ich zaneseniu do výslednej svetelnej krivky. Výsledný tvar svetelnej krivky tranzitu v systéme CoRoT-2 ukazuje veľmi zaujímavé striedanie zjasnení. Analýza svetelnej krivky pritom odhaľuje výrazné a zjavne izolované zjasnenie v blízkosti centra zákrytu.

To signalizuje prítomnosť škvŕn na povrchu hviezdy v častiach ktorými prechádza tranzitujúca planéta. Podobne je tomu aj v prípade sústavy hviezdy HD189733, kde sa podarilo identifikovať podobný jav i keď nie tak kontrastný ako je to v prípade systému CoRoT-2. Takmer 90° sklon dráhy exoplanéty CoRoT-2b pritom vytvára počas tranzitu na materskej hviezde pás totality, ktorý je lokalizovaný v blízkosti rovníka. Systematickými meraniami tejto oblasti by sme tak mohli študovať aktivitu hviezdneho cyklu v analogickom zobrazení ako je pri Slnku motýlikový diagram. Analýzou získaných pozorovaní sa navyše zistilo, že hviezdny povrch vykazuje zmeny v pomerne krátkej časovej škále. To robí systém oveľa zaujímavejším nakoľko nám umožňuje študovať hviezdnu aktivitu.
Podobné výsledky boli získané aj u iných systémov ako napríklad HD 189733, HD 209458 či Tres 1. Významné pozorovania boli získané z HST, nakoľko pozorovania tohto unikátneho prístroja sú zaťažené len veľmi malou chybou, čo v prípade pozemských pozorovaní nie je možné. V konečnom dôsledku sa tak potvrdilo, že tranzity exoplanét je možné použiť k analýze stavu hviezdnych fotosfér.

Rastúci počet pozorovaní tranzitov exoplanét sa tak stáva výnimočnou príležitosťou študovať nehomogénne štruktúry nachádzajúce sa na povrchoch materských hviezd s pomerne vysokým rozlíšením. Pre zaujímavosť je potrebné spomenúť, že podobný jav, krátkodobé zjasnenie uprostred zákrytu bolo pozorované aj v Českej republike. Stalo sa tak počas tranzitu pozorovaného v systéme WASP-3b dňa 17.5.2009. (J.Trnka; L.Brát).

Zdroj:
arXiv.org