Сотрудники Института лазерной физики (ИЛФ) СО РАН смоделировали атмосферу хорошо известного «горячего юпитера» HD 189733b и выяснили, что мешало стабильно обнаружить водород в атмосфере планеты. Также они определили физико-химические свойства этой планетарной системы. Об этом было рассказано на симпозиуме Азиатского тихоокеанского геофизического союза в августе 2023 года, предварительная публикация состоялась в Astrophysical Journal.

Экзопланеты — это планеты за пределами Солнечной системы. Самые исследованные из них относятся к классу так называемых горячих юпитеров. Они обладают сопоставимыми с юпитерианскими размерами и массой, но вращаются к своим звездам в 10 раз ближе, чем Меркурий к Солнцу. Из-за такого близкого расстояния и высоких температур атмосфера истекает с планет на сверхзвуковых скоростях, и движение атмосферы, а также ее состав, можно исследовать методом транзитной спектроскопии. Этот метод заключается в регистрации поглощений излучения звезды атмосферой планеты и позволяет «на просвет» определить, какие элементы присутствуют в атмосфере, а также сделать выводы о скорости и плотности различных элементов.

HD 189733b уже не первый десяток лет притягивает внимание исследователей и наблюдательное время телескопов. Планета получила известность за свой голубой цвет, который вызван стеклянными (силикатными) дождями — поднятыми в атмосферу частицами силикатов. Одной из самых интересных загадок этой планеты был «исчезающий» транзит в водородной линии Lya — измерения поглощений в этом диапазоне длин волн оказались весьма непостоянными. Чуть лучше дела обстоят с ИК-линией метастабильного гелия 1083 нм — транзит в ее окрестности наблюдался дважды, но с разной амплитудой. Такие измерения говорят о существенно различных режимах истечения планетарного вещества HD 189733b, и численное моделирование является самым доступным способом проверить возможные причины изменений.

Один из самых развитых в мире инструментов для моделирования комплекса явлений в атмосферах экзопланет и интерпретации транзитных поглощений был создан и развивается учеными из ИЛФ СО РАН. Применив его для HD 189733b, исследователи выяснили, что самой вероятной причиной нестабильного поглощения в водородной линии Lya является высокая активность родительской звезды, которая проявляется как повышение потока излучения в ультрафиолетовой области (FXUV, эрг∙см-2с-1Å-1 на 1 АЕ) и скорости потери массы звездного вещества. Оказалось, что изменения этих факторов могут вызвать как переменное обнаружение транзитных поглощений в водородной линии за счет формирования энергичных нейтральных атомов в сильном звездном ветре, так и различное поглощение в линии метастабильного гелия.

Материал подготовлен при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».

Источник: InScience.

Текст: Мария Руменских.