Трехмерное МГД-моделирование взаимодействия газа звездного ветра с атмосферой экзопланеты

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 14-12-01048

НазваниеТрехмерное МГД-моделирование взаимодействия газа звездного ветра с атмосферой экзопланеты

Руководитель Бисикало Дмитрий Валерьевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт астрономии Российской академии наук , г Москва

Конкурс №1 - Конкурс 2014 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-704 - Физика и эволюция звезд и межзвездной среды

Ключевые слова экзопланеты, магнитогазодинамика, численное моделирование

Код ГРНТИ41.17.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Участники Проекта в 2013 г. опубликовали серию статей, указывающих на возможность формирования замкнутых несферических атмосфер у экзопланет типа «горячий Юпитер». Сам факт существования таких оболочек принципиально важен для понимания физики процессов протекающих в экзопланетах, поэтому опубликованные результаты вызвали большой интерес. В частности, для проверки этой гипотезы уже в ноябре 2013 г. было выделено наблюдательное время на космическом телескопе им. Хаббла. Кроме того, обнаруженная несферичность атмосферы является важнейшим фактором, учет которого абсолютно необходим при интерпретации любых (как фотометрических, так и спектральных) наблюдений, что делает задачу исследования свойств таких оболочек одной из наиболее актуальных в астрофизике в настоящий время. Открытие существования несферических атмосфер у «горячих Юпитеров» было сделано в рамках трехмерной газодинамической модели без учета магнитных полей планеты и звезды. В то же время известно, что магнитное поле может оказывать существенное влияние на характер взаимодействия газа звездного ветра с атмосферой планеты. Для корректного определения свойств несферических атмосфер необходимо развитие новой МГД модели и разработка трехмерного параллельного численного кода, пригодного для исследования взаимодействия газа звездного ветра с экзопланетами, обладающими собственным и/или наведенным магнитными полями. Имеющийся у авторов научный задел делает возможным разработку и отладку подобного кода уже в течение первого года Проекта. В последующие годы Проекта планируется проведение масштабных расчетов для определения конфигураций и свойств атмосфер экзопланет разных типов. Реализация Проекта позволит достичь существенного прогресса как в развитии средств исследования экзопланет (разработать новую трехмерную МГД модель), так и в определении физических свойств атмосфер экзопланет. На протяжении всего времени выполнения Проекта планируется верификация модели путем сравнения результатов численных расчетов с собственными и чужими наблюдениями, проведенными с использованием телескопов наземного и космического базирования.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. D. V. Bisikalo, V. I. Shematovich Precipitation of Electrons into the Upper Atmosphere of a Hot-Jupiter Exoplanet Astronomy Reports, Vol. 59, No. 9, pp. 836–842. (год публикации - 2015)
10.1134/S1063772915090024

2. J.-C. Gérard, B. Bonfond, D. Grodent, A. Radioti, J.T. Clarke, G.R. Gladstone, J.H. Waite, D. Bisikalo, and V.I. Shematovich Mapping the electron energy in Jupiter’s aurora: Hubble spectral observations Journal of Geophysical Research: Space Physics, Vol. 119, Issue 11, pp. 9072-9088 (год публикации - 2014)
10.1002/2014JA020514

3. J. D. Nichols, G. A. Wynn, M. Goad, R. D. Alexander, S. L. Casewell, S. W. H Cowley, M. R. Burleigh, J. T. Clarke, D. Bisikalo HUBBLE SPACE TELESCOPE OBSERVATIONS OF THE NUV TRANSIT OF WASP-12b Astrophysical Journal, Vol. 803, Issue 1, № 9, 5 pp. (год публикации - 2015)
10.1088/0004-637X/803/1/9

4. Б. Хьюберт, С. Опитом, Д. Хуцемекерс, Е. Джехин, Г. Мюнховен, Д.В. Бисикало, В.И. Шематович An inversion method for cometary atmospheres Icarus, Vol. 277, p. 237-256 (год публикации - 2016)
10.1016/j.icarus.2016.04.044

5. Shematovich, Valery I.; Bisikalo, Dmitry V.; Ionov, Dmitry E. Suprathermal Particles in XUV-Heated and Extended Exoplanetary Upper Atmospheres Astrophysics and Space Science Library, Springer International Publishing Switzerland, Volume 411, p. 105 (год публикации - 2014)
10.1007/978-3-319-09749-7_6

6. Бисикало Д.В., Черенков А.А. The influence of coronal mass ejections on the gas dynamics of the atmosphere of a "hot Jupiter" exoplanet Astronomy Reports, Vol. 60, Issue 2, pp.183-192 (год публикации - 2016)
10.1134/S1063772916020013

7. Ионов Д.Э., Шематович В.И., Павлюченков Я.Н. Влияние фотоэлектронов на структуру и динамику верхней атмосферы горячего юпитера Астрономический журнал/Astronomy Reports, т.94, №6 (год публикации - 2017)

8. Х. Массол, К. Хамано, В. Тиан, М. Икома, Ю. Абе, Е. Чассефире, А. Дэваилле, Х. Генда, М. Гудел, Ю. Хори, Ф. Лебланк, П. Сарда, В.И. Шематович, А. Стокл, Х. Ламмер Formation and Evolution of Protoatmospheres Space Science Reviews (год публикации - 2016)
10.1007/s11214-016-0280-1

9. А. Черенков, Д. Бисикало, Л. Фоссати, Ц. Мостл Influence of Coronal Mass Ejections on the Mass-Loss Rates of hot-Jupiters Astrophysical Journal (год публикации - 2017)

10. D. V. Bisikalo, P. V. Kaygorodov, A. S. Arakcheev On the Number of Hot Jupiters Having Extended Non-Spherical Envelopes ASP Conference Series, Vol. 496, p. 337-342 (год публикации - 2015)

11. D. V. Bisikalo, P. V. Kaigorodov, N. I. Konstantinova The Maximum Size of a Stationary, Quasi-Closed Gaseous Envelope around the Hot Jupiter WASP-12b Astronomy Reports, Vol. 59, No. 9, pp. 829–835 (год публикации - 2015)
10.1134/S1063772915090012

12. Bisikalo D.V., Kaygorodov P.V., Arakcheev A.S. On the number of hot Jupiters having extended non-spherical envelopes Astronomical Society of the Pacific Conference Series (год публикации - 2015)

13. V. I. Shematovich, D. E. Ionov, H. Lammer Heating efficiency in hydrogen-dominated upper atmospheres Astronomy & Astrophysics, Volume 571, id.A94, 7 pp. (год публикации - 2014)
10.1051/0004-6361/201423573

14. Д.В. Бисикало, В.И. Шематович, Ж.-Ц. Джерард, Б. Хьюберт Influence of the crustal magnetic field on the Mars aurora electron flux and UV brightness Icarus, 282, 127-135 (год публикации - 2017)
10.1016/j.icarus.2016.08.035

15. Д.В. Бисикало, А.А. Черенков, П.В. Кайгородов The estimate of hot Jupiter mass loss rate in the interaction with CME from a solar type star Solar and Stellar Flares and Their E ects on Planets Proceedings IAU Symposium No. 320, 2015 eds., Vol. 11, Issue S320 (год публикации - 2016)
10.1017/S1743921316000089

16. Ж. Гольдштейн, Д.В. Бисикало, В.И. Шематович, Ж.Ц. Жерард, Ф. Сораас, Д.Ж. МсКомас, П.В. Валек, К. Ллера, Ж. Редферн Analytical estimate for low-altitude ENA emissivity JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH: SPACE PHYSICS, Vol. 121, Issue 2, pp. 1167-1191 (год публикации - 2016)
10.1002/2015JA021773

Публикации