Создана модель того, как планеты-гиганты теряют атмосферу

Астрономы создали модель, связывающую скорость, с которой некоторые планеты теряют атмосферу, с различными внешними факторами. Этот алгоритм позволяет предсказать, как будет изменяться толщина атмосферы небесных тел с определенной массой под действием внешних факторов. Работа опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics.

Наблюдения запущенного NASA телескопа Kepler показали огромное разнообразие экзопланет — планет, находящихся вне Солнечной системы. Массы и радиусы большинства из них находятся между аналогичными показателями для Земли и Нептуна (их принято делить на суперземли и мини-нептуны). Большое количество найденных планет этих типов обусловлено тем, что их, в отличие от планет размера Земли, относительно легко обнаружить.

Экзопланеты давно привлекают ученых в качестве моделей для исследования эволюции небесных тел. Данные, полученные при исследовании планет вне Солнечной системы, помогут узнать больше об эволюции Земли. Важную роль в понимании механизмов их образования играют процессы, связанные с созданием атмосферы. К тому же атмосферу экзопланет исследовать гораздо проще, чем их поверхность, о которой зачастую не удается получить никаких данных.

Один из наиболее показательных процессов в формировании атмосферы – убегание атмосферных частиц в космическое пространство. Вследствие этого явления газовая оболочка планеты исчезает под действием разных факторов: притяжения спутника или другой планеты, повышенной температуры, солнечного ветра и прочих. Наиболее явно этот процесс можно проследить для планет с водородной атмосферой, так как она больше всех подвержена влиянию внешних факторов из-за своей легкости.

Международный коллектив, в состав которого вошел сотрудник Сибирского федерального университета (СФУ), создал модель на основе данных о более чем 7000 экзопланет. Все они имели массы от 1 до 39 земных, а в их атмосфере преобладал водород. Для каждой планеты ученые определили интенсивность нагрева верхней части атмосферы под действием рентгеновского и ультрафиолетового излучений звезды, плотность атмосферного газа и скорость его истечения. Затем исследователи разработали автоматизированный алгоритм, который самостоятельно смог рассчитать максимальную диссоциацию (распад молекул на атомы), ионизацию (получение из нейтральных атомов заряженных ионов) атмосферы, скорость потери массы планеты и эффективный радиус поглощения излучения (расстояние от центра небесного тела, на протяжении которого оно поглощает свет звезды). Это те величины, которые определяют характер эволюции атмосферы. Все они были представлены в виде большого массива данных, распределенных по основным параметрам планеты: массе, радиусу и интенсивности излучения звезды. Затем ученые использовали интерполяцию — математический алгоритм, позволяющий распространить найденную зависимость на любое требуемое промежуточное значение в пределах границ модели.

«Наша сетка и процедура интерполяции позволяют быстро получить информацию, которая в противном случае потребовала бы дни или недели для вычисления. Это дает возможность использовать результаты расчетов скоростей потерь массы в исследовании эволюции атмосферы планеты на протяжении длительного периода. Также можно избежать необходимости использовать применявшиеся ранее приближенные формулы, которые могут недооценивать или переоценивать ряд важных факторов», — говорит один из авторов работы, профессор СФУ Николай Еркаев.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.