Звёздные веснушки в рентгене экспресс
Планета скользит по диску звезды — и на миг становится фонариком. Она закрывает крошечный участок поверхности, позволяя разглядеть детали, которые иначе ускользают от взгляда. Именно так астрономы заглянули вглубь тёмных пятен на звезде V1298 Тельца — молодом двойнике нашего Солнца. Им помог космический телескоп Джеймс Уэбб и три планеты-гиганта на орбите.
Пятна на звёздах — не просто точки. Как и на Солнце, у них есть тень (умбра) и полутень (пенумбра). Учёные поймали 14 моментов, когда планета перекрывала такое пятно, и записали спектр — разложили свет по цветам. По тому, как менялась яркость в разных длинах волн (от 0.8 до 2.8 микрометров), они вычислили температуру тени и полутени. Тень оказалась холоднее фотосферы звезды на полторы тысячи градусов, а полутень — на несколько сотен. Это в точности повторяет картину солнечных пятен.
Пятна на V1298 Тельца занимают около 30% площади тени, а соотношение тени и полутени такое же, как у Солнца. Это удивительно, ведь звезде всего 20–30 миллионов лет, а Солнцу — 4,5 миллиарда. Выходит, структура пятен — тень и полутень — не меняется с возрастом. Меняется только их общее количество: на молодой звезде активных областей больше, и они крупнее.
Такой метод — транзитная спектроскопия пятен — открывает новое окно в физику звёзд. Раньше о пятнах судили по общему блеску звезды, а теперь можно разглядеть их внутреннюю структуру. Это важно не только для понимания звёздной эволюции, но и для поиска других миров: активность звезды может маскировать или имитировать признаки планет.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2606.16782
Transiting exoplanets provide a unique laboratory for studying stellar surface heterogeneities via starspot or facular occultations. When observed at multiple wavelengths, this configuration enables spectroscopic characterization of spot thermal contrasts, distributions, and morphology. In this work, we leverage JWST NIRISS/SOSS transit observations of the 20--30 Myr planets V1298 Tau bcd to study the surface properties of their solar analog host star V1298~Tau. We identify 14 starspot crossing events across two visits. We derive $$0.8-2.8\mu$$m starspot contrast spectra and demonstrate the contrasts can only be explained when accounting for the umbral and penumbral components of the starspots, robust to which stellar model grid is assumed. The spot temperatures are broadly consistent between visits, suggesting that V1298~Tau ($$T_\mathrm{phot}=4880\pm20$$ K) has starspots with $$T_{\mathrm{umbra}}$$ = 3265--3436 K umbrae and $$T_{\mathrm{penumbra}}$$ = 4388--4659 K penumbrae, and are $$\sim$$30% umbrae by area. The differences between these spot components and the stellar photosphere are consistent with sunspots. Additionally, the relation between the spot contrast and the ratio of umbral to penumbral area is similar to that of the Sun. Combining these JWST observations with long baseline multi-band photometry from the Las Cumbres Observatory, we also estimated the global unocculted spot distribution, revealing at least 5 additional large unocculted active regions. All together, these measurements suggest that while the total spot coverage evolves in time, the relative temperatures of surface heterogeneities on Sun-like stars may be consistent throughout their lifetimes. Furthermore, these results demonstrate that JWST exoplanet transit observations can be useful for starspot substructure characterization.
Температура в тени солнечного пятна — около 3700°C. Это на 1800 градусов холоднее окружающей фотосферы, но всё ещё достаточно, чтобы плавить вольфрам.
В романе «Свидание с Рамой» Артура Кларка герои наблюдают проход Меркурия по диску Солнца — сцена, напоминающая транзит, который помог учёным изучить пятна на другой звезде.