Undslippende atmosfære af brint og helium fra exoplanet studeret med avancerede simuleringer

Forskere fra Yunnan Observatories af det kinesiske videnskabsakademi og deres samarbejdspartnere reproducerede de observerede transmissionsspektre af exoplaneten WASP-52b ved forskellige bølgelængdebånd og studerede egenskaberne af dens brint- og heliumatmosfære.

Resultaterne blev offentliggjort i The Astrophysical Journal den 13. september.

Nærliggende exoplaneter modtager intens højenergistråling fra deres værtsstjerner, såsom røntgenstråler og ekstrem ultraviolet (XUV) stråling. I gasrige exoplaneter kan atmosfæren absorbere denne højenergistråling og dermed opvarme atmosfæren og få den til at udvide sig for at overvinde planetens gravitationspotentiale og undslippe ind i det interstellare medium.

Dette fænomen er kendt som planetarisk atmosfæreflugt, hvilket kan forårsage tab af en stor mængde materiale fra planeten og har vigtige effekter på sammensætningen, udviklingen og endda den overordnede fordeling af planeten.

Sammensætningen og egenskaberne af den planetariske atmosfære kan studeres ved at analysere absorptionen af ​​spektrallinjer ved forskellige bølgelængdebånd, for eksempel det optiske bånd (Hα) og det nær-infrarøde bånd (He λ10830Å), de såkaldte transmissionsspektre.

I denne undersøgelse brugte forskerne den hydrodynamiske atmosfæriske flugtmodel og strålingsoverførselsmodellen til at simulere transmissionsspektrene for WASP-52b. De introducerede Monte Carlo-modellen for at simulere Lyα-resonansspredningen inde i den exoplanetariske atmosfære for første gang ved at antage, at både stjernens Lyα-stråling og planetatmosfæren er sfæriske.

Baseret på fordelingen af ​​Lyα-spredningshastigheden Pα beregnede forskerne Hα-absorptionen, som er forårsaget af brintatomerne i de første exciterede tilstande. De beregnede også fordelingen af ​​metastabile heliumatomer i detaljer og simulerede transmissionsspektrene for hot Jupiter WASP-52b i det optiske bånd (Hα) og det nær-infrarøde bånd (He λ10830Å).

De begrænsede niveauet af røntgenstråler og ekstrem ultraviolet stråling modtaget af planeten, såvel som forholdet mellem brint og helium i den planetariske atmosfære, og afslørede, at brint og helium stammede fra den undslippende atmosfære. Resultaterne kan hjælpe med at begrænse atmosfærens fysiske parametre og til bedre at forstå dens sammensætning og struktur. + Udforsk yderligere

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