Зоряні вітри та випаровувані атмосфери екзопланет

Астрономи завершили симуляції за допомогою параметрів системи TRAPPIST-1, які розкривають складні можливі наслідки дії зоряного вітру на атмосферу планет.

Про це розповідають у Гарвард-Смітсонівському Центрі астрофізики (CfA).

Більшість зірок, включаючи Сонце, генерують магнітну активність, яка приводить в дію швидко рухомий іонізований вітер, а також виробляють рентгенівське та ультрафіолетове випромінювання (часто його називають XUV-випромінюванням). XUV-випромінювання від зорі може поглинатися у верхніх шарах атмосфери орбітальної планети, де воно здатне нагріти газ настільки, щоб він вийшов з атмосфери планети.

Зорі М-карлики, найпоширеніший тип зірок, менші та прохолодніші за Сонце, і вони можуть мати дуже активні магнітні поля. Їх холодна поверхнева температура призводить до того, що їх жилі зони знаходяться близько до зорі (жилі зони – це діапазон відстаней, у межах яких вода на поверхні орбітальної планети може залишатися рідкою). Будь-які скелясті екзопланети, що обертаються навколо М-карлика в його жилій зоні, оскільки вони знаходяться близько до зорі, особливо вразливі до дії фотовипаровування, яке може призвести до часткового або навіть повного видалення атмосфери. Деякі теоретики стверджують, що планети із суттєвими водневими або гелієвими оболонками можуть стати більш придатними для життя, якщо фотовипаровування видалить достатню кількість газової ковдри.

Вплив XUV-випромінювання на атмосферу екзопланет вивчається вже майже двадцять років, але вплив зоряного вітру на атмосферу екзопланет вивчений зовсім слабо. Астрономи CfA Лаура Гарбах, Софія Мошоу, Джеремі Дрейк, Джуліан Альварадо-Гомес та Федеріко Фрасчетті разом з колегами завершили симуляції моделювання впливу зоряного вітру на екзопланету з багатою воднем атмосферою, що обертається біля зорі М-карлика. За приклад вони використовують конфігурацію екзопланет біля TRAPPIST-1 – прохолодної зорі М-карлика із системою із семи планет, шість з яких знаходяться достатньо близько до зорі, щоб перебувати в її жилій зоні.

Симуляції показують, що залежно від деталей зоряний вітер може генерувати відтоки з планетної атмосфери. Команда виявила, що магнітні поля зорі та планети відіграють значну роль у визначенні багатьох деталей у відтоку, які можна спостерігати та вивчати за лініями атомарного водню в ультрафіолеті. Результати комплексної симуляції показують, що планети навколо зірок М-карликів, ймовірно, демонструють різноманітний спектр атмосферних властивостей, а деякі фізичні умови можуть змінюватись у короткі часові проміжки, що ускладнює спостережувану інтерпретацію послідовних транзитів екзопланет. Результати симуляцій підкреслюють необхідність використання тривимірного моделювання зі включенням магнітних ефектів для інтерпретації результатів спостережень за планетами навколо зірок М-карликів.

Результати дослідження були опубліковані у The Astrophysical Journal.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.