Российские ученые смоделировали атмосферу газового гиганта HD 189733b
Ученые из Института лазерной физики Сибирского отделения РАН смоделировали атмосферу горячего юпитера HD 189733b и узнали, что мешало стабильному обнаружению водорода в атмосфере планеты. Они также определили физико-химические свойства этой планетной системы. Исследователи выступили с докладом на эту тему на симпозиуме Азиатско-Тихоокеанского геофизического общества в августе 2023 года, работа опубликована в Astrophysical Journal.
Экзопланеты — это планеты за пределами Солнечной системы. Наиболее изученные из них относятся к семейству так называемых горячих юпитеров. По размеру и массе их можно сравнить с Юпитером, но они вращаются вокруг своих звезд в 10 раз ближе, чем Меркурий вращается вокруг Солнца.
Такое близкое расстояние и высокие температуры приводят к тому, что атмосфера быстро покидает планеты. Движение атмосферы, а также ее состав могут быть изучены с помощью метода транзитной спектроскопии. Этот метод заключается в регистрации поглощений излучения звезды атмосферой планеты и позволяет определить, какие элементы присутствуют в атмосфере, позволяя исследователям делать выводы о скорости и плотности различных элементов.
HD 189733b стала популярной среди исследователей благодаря своему голубому цвету, вызванному силикатными дождями. Одной из самых интересных загадок этой планеты был «исчезающий» транзит в водородной линии Lya — измерения поглощения в этом диапазоне длин волн оказались довольно противоречивыми.
Немного яснее ситуация с ИК-линией метастабильного гелия 1083 нм — транзит в ее локализации наблюдался дважды, но с разной амплитудой. Такие измерения говорят о различных режимах истечения планетарного вещества HD 189733b. Компьютерное моделирование является самым доступным способом проверить возможные причины изменений.
Один из самых совершенных в мире инструментов для моделирования комплекса особенностей атмосферы экзопланет и интерпретации транзитных поглощений был создан и развит учеными из Института лазерной физики Сибирского отделения РАН.
Применив его к HD 189733b, ученые обнаружили, что наиболее вероятной причиной нестабильных поглощений в водородной линии Lya является высокая активность звезды-родителя, которая проявляется в увеличении потока излучения в ультрафиолетовой области (FXUV, эрг∙см-2с-1Å-1 на 1 АЕ) и скорости потери массы звездного вещества. Было обнаружено, что изменения этих факторов могут вызывать не только переменное обнаружение транзитного поглощения в линии водорода из-за образования энергетически нейтральных атомов в сильном звездном ветре, но и различное поглощение в линии метастабильного гелия.