Выход из атмосферы водорода и гелия из экзопланеты изучен с помощью расширенного моделирования
Исследователи из Юньнаньской обсерватории Китайской академии наук и их сотрудники воспроизвели наблюдаемые спектры пропускания экзопланеты WASP-52b в разных диапазонах длин волн и изучили свойства ее водородной и гелиевой атмосферы. Результаты были опубликованы в The Astrophysical Journal 13 сентября.
Звездные XUV и FUV/NUV SED, которые представляют собой спектр ε Eri, взятый из обзора MUSCLES Treasury Survey (Франция и др., 2016) и масштабированный на орбитальном расстоянии WASP-52b. На панели (а) разные сплошные линии представляют построенные спектры для разных βm. βm = 0,22 соответствует эталонному спектру, взятому из MUSCLES Treasury Survey. Авторы и права : Астрофизический журнал (2022 г.). DOI: 10.3847/1538-4357/ac8793
Близкие экзопланеты получают интенсивное высокоэнергетическое излучение от своих родительских звезд, такое как рентгеновское излучение и излучение в крайнем ультрафиолетовом (XUV) диапазоне. В богатых газом экзопланетах атмосфера может поглощать это высокоэнергетическое излучение, тем самым нагревая атмосферу и заставляя ее расширяться, чтобы преодолеть гравитационный потенциал планеты и уйти в межзвездную среду.
Это явление известно как утечка планетарной атмосферы, что может привести к потере большого количества материала с планеты и оказать важное влияние на состав, эволюцию и даже общее распределение планеты.
Состав и свойства атмосферы планеты можно изучать, анализируя поглощение спектральных линий в различных диапазонах длин волн, например, оптических (Hα) и ближних инфракрасных (He λ10830Å) полос, так называемых спектров пропускания.
В этом исследовании исследователи использовали гидродинамическую модель выхода из атмосферы и модель переноса излучения для моделирования спектров пропускания WASP-52b. Они представили модель Монте-Карло для моделирования резонансного рассеяния Lyα внутри экзопланетной атмосферы в первый раз, предполагая, что и звездное излучение Lyα, и планетарная атмосфера имеют сферическую форму.
Основываясь на распределении скорости рассеяния Lyα Pα, исследователи рассчитали поглощение Hα, которое обусловлено атомами водорода в первых возбужденных состояниях. Они также подробно рассчитали распределение метастабильных атомов гелия и смоделировали спектры пропускания горячего Юпитера WASP-52b в оптическом диапазоне (Hα) и ближнем инфракрасном диапазоне (He λ10830Å).
Они ограничили уровень рентгеновского и крайнего ультрафиолетового излучения , получаемого планетой, а также соотношение содержания водорода и гелия в атмосфере планеты, и показали, что водород и гелий произошли из убегающей атмосферы. Полученные данные могут помочь ограничить физические параметры атмосферы и лучше понять ее состав и структуру.
