Stjernevinde og fordampende exoplanetatmosfærer

De fleste stjerner inklusive solen genererer magnetisk aktivitet, der driver en hurtigt bevægende, ioniseret vind og producerer også røntgen- og ultraviolet emission (ofte omtalt som XUV-stråling). XUV-stråling fra en stjerne kan absorberes i den øvre atmosfære af en kredsende planet, hvor den er i stand til at opvarme gassen nok til, at den kan undslippe planetens atmosfære. M-dværg stjerner, langt den mest almindelige type stjerne, er mindre og køligere end solen, og de kan have meget aktive magnetfelter. Deres kølige overfladetemperaturer resulterer i, at deres beboelige zoner (HZ) er tæt på stjernen (HZ er det område af afstande, inden for hvilke en kredsende planets overfladevand kan forblive flydende). Enhver stenet exoplanet, der kredser om en M-dværg i dens HZ, fordi de er tæt på stjernen, er særligt sårbare over for virkningerne af fotofordampning, som kan resultere i delvis eller endda total fjernelse af atmosfæren. Nogle teoretikere hævder, at planeter med betydelige brint- eller heliumkonvolutter faktisk kan blive mere beboelige, hvis fotofordampning fjerner nok af gastæppet.

Virkningerne af XUV-stråling på exoplanetatmosfærer er blevet undersøgt i næsten tyve år, men stjernevindens virkninger på exoplanetatmosfærer er kun dårligt forstået. CfA astronomer Laura Harbach, Sofia Moschou, Jeremy Drake, Julian Alvarado-Gomez, og Federico Frascetti og deres kolleger har gennemført simuleringer, der modellerer virkningerne af en stjernevind på en exoplanet med en brintrig atmosfære, der kredser tæt på en M-dværgstjerne. Som et eksempel, de bruger exoplanetkonfigurationen i TRAPPIST-1, en cool M-dværgstjerne med et system af syv planeter, seks af dem er tæt nok på stjernen til at være i dens HZ.

Simuleringerne viser, at afhængig af detaljerne, stjernevinden kan generere udstrømninger fra en planets atmosfære. Holdet finder ud af, at både stjernens og planetens magnetfelter spiller en væsentlig rolle i at definere mange af detaljerne i udstrømningen, som kunne observeres og studeres via atomare brintlinjer i det ultraviolette. De komplekse simuleringsresultater indikerer, at planeter omkring M-dværgværtsstjerner sandsynligvis vil vise en bred vifte af atmosfæriske egenskaber, og nogle af de fysiske forhold kan variere over korte tidsskalaer, hvilket gør observationelle fortolkninger af sekventielle exoplanetpassager mere komplekse. Simuleringsresultaterne fremhæver behovet for at bruge 3D-simuleringer, der inkluderer magnetiske effekter, for at fortolke observationsresultater for planeter omkring M-dværgstjerner.