Смоделировали атмосферу знаменитого горячего Юпитера
Ученые Института лазерной физики Сибирского отделения РФФИ смоделировали атмосферу знаменитого «горячего Юпитера» HD 189733b и узнали, что мешает стабильному нахождению водорода в атмосфере планеты. Они также определили физико-химические свойства этой планетной системы. Они представили эту тему на симпозиуме Азиатско-Тихоокеанского геофизического общества в августе 2023 года, а работа опубликована в The Astrophysical Journal. Экзопланеты — это планеты за пределами Солнечной системы. Наиболее изученные из них относятся к семейству так называемых горячих Юпитеров. Их можно сравнить с юпитерианскими экзопланетами по размеру и весу, но они вращаются вокруг своих звезд в 10 раз ближе, чем Меркурий вращается вокруг Солнца. Столь близкое расстояние и высокие температуры приводят к тому, что атмосфера улетает от планет с ультразвуковой скоростью, и движение атмосферы, а также ее состав можно изучать с помощью метода транзитной спектроскопии.
Этот метод заключается в регистрации поглощения звездного излучения атмосферой планеты и позволяет определить, какие элементы присутствуют в атмосфере, что позволяет исследователям делать выводы о скорости и плотности различных элементов. HD 189733b привлекает исследователей и наблюдателей в телескопы уже менее десяти лет. Планета стала популярной благодаря своему голубому цвету, вызванному стеклянными (силикатными) дождями — частицами силикатов, поднимаемыми в атмосферу. Одной из самых интересных загадок этой планеты был «исчезающий» транзит в линии водорода Lya — измерения поглощения в этом диапазоне длин волн оказались весьма противоречивыми. Несколько понятнее ситуация с IK-линией метастабильного гелия 1083 нм — транзит в ее местности наблюдался дважды, но с разной амплитудой. Подобные изменения предполагают существенно иные режимы истечения планетарного вещества HD 189733b, и компьютерное моделирование является наиболее доступным способом исследования возможных причин изменений.
Один из самых совершенных в мире инструментов для моделирования комплекса особенностей атмосфер экзопланет и интерпретации транзитных поглощений создан и развит учеными Института лазерной физики Сибирского отделения Российского фонда фундаментальных исследований. Применив его к HD 189733b, ученые установили, что наиболее вероятной причиной нестабильного поглощения в линии водорода Lya является высокая активность родительской звезды, которая проявляется в увеличении потока излучения в ультрафиолетовой области (FXUV, эрг*см-2с). -1A-1 за 1 АЕ) и скорость потери массы звездного материала. Было обнаружено, что изменение этих факторов может вызывать не только переменные регистрации транзитного поглощения в линии водорода вследствие образования энергетически нейтральных атомов в сильном звездном ветре, но и различные поглощения в линии метастабильного гелия.
