Signaler i optisk bånd kan bruges som sonde til at detektere atmosfæreudslip af varme Jupiters

YAN Dongdong, GUO Jianheng og Xing Lei fra Yunnan Observatories fra det kinesiske videnskabsakademi, samarbejder med Huang Chenliang fra University of Arizona, udledt, at der er en ekspanderende og undslippende termisk neutral brintatmosfære omkring den varme Jupiter WASP-121b ved at simulere det optiske transmissionsspektrum (Hα) af denne exoplanet. Undersøgelsen blev offentliggjort i The Astrofysiske tidsskriftsbreve .

Det blev fundet, at de køligere brintatomer i atmosfæren af ​​en varm Jupiter tæt på sin værtsstjerne kan undslippe på en dramatisk måde ved at analysere observationssignalerne i det fjerne ultraviolette bølgelængdepasbånd. Denne flugt kaldes den hydrodynamiske flugt. Gennem denne mekanisme, planetariske atmosfærer mister enorme mængder materiale, som har en alvorlig indvirkning på planetarisk udvikling.

Et lille antal varme brintatomer er til stede i planetens atmosfære. I de seneste år, svage absorptionssignaler (f.eks. Hα-transmissionsspektre for brint) er blevet påvist, når varme brintatomer i planetatmosfæren skygger for værtsstjernen. Imidlertid, der har manglet en forklaring, der relaterer de absorptionssignaler, der genereres af disse varmere brintatomer, til atmosfærisk flugt.

Forskerne har udviklet en hydrodynamisk flugtatmosfæremodel og en strålingsoverførselsmodel. Hastigheden, temperatur og tæthed af atmosfæren blev opnået ved at løse den hydrodynamiske væskeligning, og derefter blev absorptionen af ​​planetatmosfæren til stjernelyset beregnet frekvens for frekvens og punkt for punkt. Baseret på modellerne, de beregnede populationerne af varme og kolde brintatomer og simulerede derefter det optiske bånd (Hα) transmissionsspektrumobservationer af varme Jupiter WASP-121b på forskellige observationstidspunkter.

Forskerne fandt ud af, at der er en enorm mængde neutral brintgas, der undslipper rundt omkring på planeten, som kan miste op til ti billioner tons stof om året. De varme brintatomer i det materiale, som planeterne udstøder, kan rejse hurtigere end lydens hastighed, forårsager absorption ved optiske bølgelængder. De fandt også ud af, at signalerne om hydrodynamisk flugt fra den planetariske atmosfære kan detekteres af jordbaserede teleskoper, og signalerne i det optiske bånd kan bruges som en sonde til at detektere atmosfæreudslip.

Udover, forskerne fandt ud af, at ændringerne i planetatmosfærens absorptionsniveau på forskellige tidspunkter kan afspejle værtsstjernens forskellige aktivitetskarakteristika, med stjernens stærkere aktivitetsniveau, der fører til den dybere absorption af planetatmosfæren.

Denne undersøgelse hjælper til bedre at forstå indflydelsen af ​​værtsstjerneaktivitet på planetarisk atmosfæres flugt.