Смоделировано полярное сияние на «горячем Юпитере»

Во время корональных массовых выбросов ионизированный газ с поверхности звезды с силой выталкивается в межпланетное пространство. Точные причины CME пока не установлены, но предполагается, что это явление связано с медленным накоплением магнитной энергии и её быстрым высвобождением при магнитном пересоединении. Солнечные CME, преодолев расстояние в одну астрономическую единицу, расширяются, приобретают размеры, намного превосходящие диаметр магнитосферы Земли, и вызывают разные эффекты так называемой космической погоды, к числу которых относятся и полярные сияния.

"Горячими Юпитерами", напомним, называют гигантские экзопланеты, которые располагаются на орбитах небольшого радиуса и могут подходить к своим звёздам даже на 0,01 а. е. Быстрое орбитальное движение таких планет создаёт своеобразный магнитосферный "хвост", напоминающий хвост кометы, и магнитосфера ориентируется практически перпендикулярно направлению движения СМЕ. Ситуация отличается от земной ещё и тем, что на небольшой дистанции, отделяющей "горячий Юпитер" от звезды, СМЕ не успевают расшириться и встречаются с объектом, сравнимым с ними по размерам.

Группа учёных из Гарвард-Смитсоновского института астрофизики и Мичиганского университета смоделировала воздействие выброса коронального вещества (coronal mass ejection, CME) на магнитосферу "горячего Юпитера".

Во время корональных массовых выбросов ионизированный газ с поверхности звезды с силой выталкивается в межпланетное пространство. Точные причины CME пока не установлены, но предполагается, что это явление связано с медленным накоплением магнитной энергии и её быстрым высвобождением при магнитном пересоединении. Солнечные CME, преодолев расстояние в одну астрономическую единицу, расширяются, приобретают размеры, намного превосходящие диаметр магнитосферы Земли, и вызывают разные эффекты так называемой космической погоды, к числу которых относятся и полярные сияния.

"Горячими Юпитерами", напомним, называют гигантские экзопланеты, которые располагаются на орбитах небольшого радиуса и могут подходить к своим звёздам даже на 0,01 а. е. Быстрое орбитальное движение таких планет создаёт своеобразный магнитосферный "хвост", напоминающий хвост кометы, и магнитосфера ориентируется практически перпендикулярно направлению движения СМЕ. Ситуация отличается от земной ещё и тем, что на небольшой дистанции, отделяющей "горячий Юпитер" от звезды, СМЕ не успевают расшириться и встречаются с объектом, сравнимым с ними по размерам.

"Горячий Юпитер" с двумя спутниками, на магнитосферу которого воздействует СМЕ, вызывающий сияние (иллюстрация David A. Aguilar).

Взаимодействие СМЕ с магнитосферой газового гиганта авторы исследовали с помощью трёхмерной магнитогидродинамической модели. Параметры виртуальной звезды были приведены в соответствие с результатами измерений для светила HD 189733: радиус приравняли к 0,76 солнечного, массу — к 0,2 солнечной, а период вращения — к 11,95 дня. Большую полуось орбиты "горячего Юпитера" при этом сделали равной 8,8 радиуса звезды, а по своим размерам экзопланета превосходила Юпитер примерно в полтора раза.

Как и следовало ожидать, влияние выбросов коронального вещества на модельный "горячий Юпитер" оказалось намного более заметным, чем воздействие солнечных СМЕ на Землю, и в магнитосферу экзопланеты были введены значительные объёмы энергии. Атмосфера газового гиганта, однако, практически не пострадала: даже при небольшой индукции защитного планетарного магнитного поля (0,5 или 1 Гс) СМЕ не подходили на опасное расстояние к поверхности. Мощные "полярные" сияния в модели развивались в кольце у экватора планеты, а затем на протяжении нескольких часов двигались к полюсам, постепенно исчезая.

В будущем астрофизики хотят смоделировать аналогичное взаимодействие в случае каменистых экзопланет, обращающихся вокруг красных карликов.

Фото с сайта: "Компьюлента"

Автор: Дмитрий Сафин

 

Читайте Comments.ua в Google News