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 22-22-00909

НазваниеЧисленное исследование нетепловых потерь атмосфер горячих суб-нептунов

Руководитель Шематович Валерий Иванович, Доктор физико-математических наук

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

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-703 - Солнце и Солнечная система

Ключевые слова экзопланеты, потери атмосферы, кинетический метод Монте-Карло

Код ГРНТИ41.19.15

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
В рамках предлагаемого Проекта будет рассмотрена эволюция первичной водород-гелиевой атмосферы горячих суб-нептунов, нового типа планет у других звезд в нашей Галактике, открытого в наблюдениях экзопланет. Эти планеты занимают промежуточное положение по размеру между Землей и Нептуном и вращаются по орбитам ближе чем Меркурий к своим родительским звездам. Суб-нептуны являются наиболее распространенным типом планет, обнаруженным в ходе исследований экзопланет за последнюю четверть века (например, Fressin et al. 2013), Суб-нептуны называют горячими из-за того, что обычно их периоды обращения меньше100 дней, т.е., они вращаются на низких орбитах и, соответственно, верхние атмосферы этих планет подвержены воздействию высоких потоков жесткого излучения звезды и сильно нагреваются. Два преобладающих механизма, которые призваны объяснить потерю первичных газовых оболочек суб-нептунов на их эволюционном пути, - это фотоиспарение из-за высокого потока энергии жесткого излучения родительской звезды (Owen, Jackson 2012; Lopez et al. 2012) и потеря атмосферы за счет энергии ядра, выделяющейся во время его остывания, когда светимость от горячего ядра подстилающей планеты подпитывает нагрев оболочки планеты, что приводит к потере атмосферы (Ginzburg et al. 2016). Эти две механизма имеют схожую физическую основу: нагрев верхних слоев атмосферы планеты вызывает гидродинамический отток, похожий на звездный ветер Паркера, что приводит к потере массы атмосферы. В настоящее время активно ведутся работы по моделированию тепловых потерь первичных атмосфер горячих суб-нептунов, включая режим гидродинамического оттока атмосферного газа (см., например, недавний обзор таких исследований в работе [Owen, Ann. Rev. Earth and Plan. Sci., 2019]). Проведенные ранее исследования показали, что горячие юпитеры и нептуны хотя и теряют атмосферу в режиме гидродинамического оттока, однако темпы потери массы атмосферы недостаточно высоки, чтобы повлиять на их эволюцию. Однако для планет с меньшей массой, таких как суб-нептуны, тепловые и нетепловые процессы потери атмосферы управляют их эволюцией, приводя к формированию особенностей в демографии экзопланет, таких, например, как выявленная в наблюдениях космического телескопа Кеплер бимодальность в распределении горячих суб-нептунов по радиусу с относительным дефицитом планет между 1,5 и 2,0 радиусами Земли, так называемое деление по радиусу (Fulton et al. 2017; Van Eylen et al. 2018). В подавляющем большинстве проводимых исследований эволюции атмосфер горячих суб-нептунов внимание уделялось лишь тепловым процессам потери атмосферы. Однако в наших предыдущих исследованиях нетепловых потерь атмосфер горячих юпитеров и нептунов (Шематович, 2010; Автаева, Шематович, 2021) было установлено, что нетепловые потери атмосферы за счет экзотермической фотохимии могут быть сравнимы со скоростями тепловых потерь, особенно в условиях высокой звездной активности. В предлагаемом проекте планируется провести исследование нетепловых потерь атмосферы и их вклада в эволюцию атмосфер горячих суб-нептунов. Для этого будут созданы на основе кинетического метода Монте-Карло математические модели, описывающие эволюционные процессы, которые определяют скорость нетепловых потерь для первичных атмосфер суб-нептунов под воздействием жесткого излучения и звездного ветра родительской звезды. Также будет выполнено сравнение с оценками тепловых потерь атмосферы. В ходе предлагаемого исследования эволюции атмосфер горячих суб-нептунов будут также получены оценки возможности их наблюдения современными методами, что позволит продвинуться в понимании процессов их формирования, а также, возможно, в поиске обитаемых миров.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---