Влияние потока жесткого излучения звезды на структуру водородно-гелиевой верхней атмосферы горячего юпитера

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе исследуется структура водородно-гелиевой верхней атмосферы горячего юпитера в зависимости от потока жесткого ультрафиолетового излучения родительской звезды. Для расчетов используется одномерная аэрономическая модель, основанная на приближении одножидкостной многокомпонентной гидродинамики. В численной модели учтены химические реакции, процессы нагрева-охлаждения, приливное воздействие от звезды, диффузия и теплопроводность. Расчеты проведены для горячего юпитера HD 209458b. Во всех полученных решениях формируется трансзвуковой планетный ветер, приводящий к гидродинамическому оттоку атмосферы. Учет приливной силы приводит к росту оттока вещества атмосферы в 2.5 раза по сравнению со случаем, в котором учитывается только гравитация планеты. Зависимость темпа потери массы планеты от потока жесткого ультрафиолетового излучения получилась нелинейной. Это может быть обусловлено различным доминирующим механизмом преобразования поглощаемой лучистой энергии в верхней атмосфере в пределах слабого и сильного ультрафиолетовых потоков.

Об авторах

А. Г. Жилкин

ФГБУ Российской академии наук Институт астрономии

Автор, ответственный за переписку.
Email: zhilkin@inasan.ru
Россия, Москва

Ю. Г. Гладышева

ФГБУ Российской академии наук Институт астрономии

Email: zhilkin@inasan.ru
Россия, Москва

В. И. Шематович

ФГБУ Российской академии наук Институт астрономии

Email: zhilkin@inasan.ru
Россия, Москва

Г. Н. Цуриков

ФГБУ Российской академии наук Институт астрономии

Email: zhilkin@inasan.ru
Россия, Москва

Д. В. Бисикало

Национальный центр физики и математики; ФГБУ Российской академии наук Институт астрономии

Email: zhilkin@inasan.ru
Россия, Саров; Москва

Список литературы

  1. A. J. Tylka, C. M. S. Cohen, W. F. Dietrich, M. A. Lee, et al., Astrophys. J. Suppl. 164(2), 536 (2006).
  2. O. Raukunen, M. Paassilta, R. Vainio, J. V. Rodriguez, et al., J. Space Weath. and Space Climat 10, id. 24 (2020).
  3. V. I. Shematovich and M. Ya. Marov, Physics Uspekhi 61(3), 217 (2018).
  4. D. V. Bisikalo, V. I. Shematovich, A. A. Cherenkov, L. Fossati, and C. Moestl, 869(2), id. 108 (2018).
  5. M. A. Tilley, A. Segura, V. Meadows, S. Hawley, and J. Davenport, Astrobiology 19, 64 (2019).
  6. А. Г. Жилкин, Ю. Г. Гладышева, В. И. Шематович, Д. В. Бисикало, Астрон. журн. 100(12), 1190 (2023).
  7. D. V. Bisikalo, V. I. Shematovich, P. V. Kaygorodov, and A. G. Zhilkin, Physics Uspekhi 64(8), 747 (2021).
  8. A. Segura, L. M. Walkowicz, V. Meadows, J. Kasting, and S. Hawley, Astrobiology 10(7), 751 (2010).
  9. D. Atri and S. R. C. Mogan, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. Letters 500(1), L1 (2021).
  10. L. N. R. do Amaral, L. Barnes, A. Segura, and R. Luger, 928(1), id. 12 (2022).
  11. H. Lammer, F. Selsis, I. Ribas, E. F. Guinan, S. J. Bauer, and W. W. Weiss, 598(2), L121 (2003).
  12. R. Luger, R. Barnes, E. Lopez, J. Fortney, B. Jackson, and V. Meadows, Astrobiology 15(1), 57 (2015).
  13. H. Maehara, T. Shibayama, S. Notsu, Y. Notsu, et al., Nature 485(7399), 478 (2012).
  14. Y. Notsu, H. Maehara, S. Honda, S. L. Hawley, et al., 876(1), id. 58 (2019).
  15. M. N. Günther, Z. Zhan, S. Seager, P. B. Rimmer, et al., Astron. J. 159(2), id. 60 (2020).
  16. D. J. Hollenbach, H. W. Yorke, and D. Johnstone, in Protostars and Planets IV, edited by V. Mannings, A. P. Boss, and S. S. Russell (Tucson, AZ: University of Arizona Press, 2000), p. 401.
  17. I. Ribas, E. F. Guinan, M. Gudel, and M. Audard, 622(1), 680 (2005).
  18. A. G. Sreejith, L. Fossati, A. Youngblood, K. France, and S. Ambily, Astron. and Astrophys. 644, id. A67 (2020).
  19. K. France, N. Arulanantham, L. Fossati, A. F. Lanza, R. O. P. Loyd, S. Redfield, P. C. Schneider, Astrophys. J. Supl. 239(1), id. 16, (2018).
  20. J. L. Linsky, J. Fontenla, and K. France, 780(1), id. 61, (2014).
  21. R. A. Murray-Clay, E. I. Chiang, and N. Murray, 693(1), 23 (2009).
  22. J. H. Guo, 733(2), id. 98 (2011).
  23. D. E. Ionov, V. I. Shematovich, and Ya. N. Pavlyuchenkov, Astron. Rep. 61(5), 387 (2017).
  24. D. E. Ionov, Y. N. Pavlyuchenkov, and V. I. Shematovich, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 476(4), 5639 (2018).
  25. R. V. Yelle, Icarus 170(1), 167 (2004).
  26. F. Tian, O. B. Toon, A. A. Pavlov, and H. De Sterck, 621(2), 1049 (2005).
  27. A. Garcia Muñoz, Planet. Space Sci. 55(10), 1426 (2007).
  28. T. Penz, N. V. Erkaev, Yu. N. Kulikov, D. Langmayr, et al., Planet. Space Sci. 56(9), 1260 (2008).
  29. T. T. Koskinen, J. Y-K. Cho, N. Achilleos, and A. D. Aylward, 722(1), 178 (2010).
  30. I. F. Shaikhislamov, M. L. Khodachenko, Yu. L. Sasunov, H. Lammer, K. G. Kislyakova, and N. V. Erkaev, 795(2), id. 132 (2014).
  31. M. Salz, S. Czesla, P. C. Schneider, and J. H. M. M. Schmitt, Astron. and Astrophys. 586, id. A75 (2016).
  32. A. S. Arakcheev, A. G. Zhilkin, P. V. Kaigorodov, D. V. Bisikalo, and A. G. Kosovichev, Astron. Rep. 61(11), 932 (2017).
  33. A. G. Zhilkin and D. V. Bisikalo, Astron. Rep. 63(7), 550 (2019).
  34. A. G. Zhilkin, D. V. Bisikalo, and P. V. Kaygorodov, Astron. Rep. 64(3), 259 (2020).
  35. A. G. Zhilkin and D. V. Bisikalo, Astron. Rep. 64(7), 563 (2020).
  36. A. G. Zhilkin and D. V Bisikalo, Universe 7(11), id. 422 (2021).
  37. A. G. Zhilkin, Astron. Rep. 67(4), 307 (2023).
  38. Д. В. Бисикало, А. Г. Жилкин, А. А. Боярчук, Газодинамика тесных двойных звезд (М.: Физматлит, 2013).
  39. C. P. Johnstone, M. Güdel, H. Lammer, and K. G. Kis-lyakova, Astron. and Astrophys. 617, id. A107 (2018).
  40. P. M. Banks and G. Kockarts, Aeronomy (New York: Academic Press, 1973).
  41. A. Garcia Muñoz, Planet. Space Sci. 55(10), 1414 (2007).
  42. R. W. Schunk and A. F. Nagy, Ionospheres: physics, plasma physics, and chemistry (Cambridge Univ. Press, 2nd Ed., 2000, 2009).
  43. A. G. Zhilkin and D. V. Bisikalo, Astron. Rep. 66(11), 1008 (2022).
  44. А. А. Самарский, Е. С. Николаев, Методы решения сеточных уравнений (М.: Наука, 1978).
  45. M. G. Malygin, R. Kuiper, H. Klahr, C. P. Dullemond, and Th. Henning, Astron. and Astrophys. 568, id. A91 (2014).
  46. R. S. Freedman, J. Lustig-Yaeger, J. J. Fortney, R. E. Lupu, M. S. Marley, and K. Lodders, Astrophys. J. Supl. 214(2), id. 25 (2014).
  47. R. S. Freedman, M. S. Marley, and K. Lodders, Astrophys. J. Supl. 174(2), 504 (2008).
  48. A. Vidal-Madjar, A. Lecavelier des Etangs, J.-M. Desert, G. E. Ballester, R. Ferlet, G. Hebrard, and M. Mayor, Nature 422(6928), 143 (2003).
  49. G. B. Field, 142, 531 (1965).
  50. T. Yoneyama, Publ. Astron. Soc. Japan 25, 349 (1973).
  51. A. A. Boyarchuk, B. M. Shustov, I. S. Savanov, M. E. Sachkov, et al., Astron. Rep. 60(1), 1 (2016).
  52. B. M. Shustov, M. E. Sachkov, S. G. Sichevsky, R. N. Arkhangelsky, et al., Solar System Res. 55(7), 677 (2021).
  53. В. И. Шематович, И. Ф. Шайхисламов, А. Г. Жилкин, И. С. Саванов, Г. Н. Цуриков, Д. В. Бисикало, ФИЗМАТ 1, 33 (2023).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024