Звездные ветра и испаряющиеся атмосферы экзопланет
AstroNews.ru - 04 Октября 2021 17:04:39
Большинство звезд, включая Солнце, генерируют магнитную активность, в результате действия которой формируется быстродвижущийся ионизированный «ветер», а также рентгеновское и ультрафиолетовое (УФ) излучение. Рентгеновское и УФ-излучение со стороны звезды может быть поглощено в верхних слоях атмосферы обращающейся вокруг звезды планеты, где выделяемого при поглощении тепла может хватить на разогрев атмосферы планеты до температуры, достаточной для удаления газовой оболочки в космос. Карлики спектрального класса М, представляющие наиболее распространенный из известных классов звезд, имеют меньшие размеры и температуры поверхности, чем Солнце, и отличаются очень активными магнитными полями. Поскольку они имеют относительно низкие температуры поверхности, то их обитаемые зоны располагаются близко к звездам (обитаемой зоной называют диапазон расстояний от звезды, в котором вода на поверхностях планет, обращающихся вокруг светила, имеет возможность находиться в жидком состоянии). Любые каменистые экзопланеты, которые лежат в обитаемой зоне карлика спектрального класса М, из-за близости к звезде особенно сильно подвержены влиянию фотоиспарения, что может привести к частичной или полной потере атмосферы. Некоторые теоретики убеждены, что планеты с достаточно плотными оболочками из гелия или водорода могут получить больше шансов на обитаемость, если часть их атмосферы будет удалена в результате фотоиспарения.
Влияние рентгеновского и УФ-излучений на атмосферы экзопланет изучалось на протяжении почти 20 лет, однако влияние на них звездного ветра изучено к настоящему времени лишь очень слабо. В новом исследовании группа астрономов под руководством Лауры М. Харбах (Laura M. Harbach) произвела моделирование влияния звездного ветра на экзопланету с богатой водородом атмосферой, обращающуюся близко к карлику спектрального класса М. В качестве примера они использовали конфигурацию системы экзопланет под названием TRAPPIST-1, включающую холодный карлик спектрального класса М, вокруг которого обращаются семь планет, шесть из которых расположены достаточно близко к звезде, чтобы находиться в обитаемой зоне.
Моделирование показало, что в зависимости от конкретных условий звездный ветер может формировать истекающие в космос потоки в атмосфере планеты. Команда нашла, что магнитные поля как звезды, так и планеты играют существенную роль в формировании структуры таких потоков, которые можно наблюдать и изучать по эмиссионным линиям водорода в ультрафиолетовом диапазоне. Эти результаты моделирования показывают, что свойства атмосфер планет, обращающихся вокруг родительских звезд-карликов спектрального класса М, могут изменяться в широком диапазоне и что некоторые физические условия могут изменяться в очень небольшом временном масштабе, что существенно усложняет интерпретацию наблюдений последовательных транзитов экзопланет. Проведенные командой расчеты подчеркивают необходимость использования трехмерного моделирования, которое включает влияние магнитных полей, для интерпретации результатов наблюдений транзитов планет по диску звезды спектрального класса М, отмечается в работе.
Статья опубликована в журнале Astrophysical Journal.