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    Venti stellari e atmosfere di esopianeti in evaporazione

    Un'illustrazione del sistema TRAPPIST-1 di sette pianeti attorno a una stella nana M. La stella ha sia una forte emissione di raggi UV e raggi X, sia un vento ionizzato che può far evaporare l'atmosfera di un pianeta in orbita nelle vicinanze. Gli astronomi hanno completato simulazioni utilizzando i parametri del sistema TRAPPIST-1 che rivelano le complesse possibili conseguenze di un vento stellare sull'atmosfera di un pianeta. Credito:NASA/ CalTech-JPL

    La maggior parte delle stelle, compreso il sole, genera un'attività magnetica che guida un movimento rapido, vento ionizzato e produce anche raggi X e emissioni ultraviolette (spesso indicate come radiazioni XUV). La radiazione XUV di una stella può essere assorbita nell'atmosfera superiore di un pianeta in orbita, dove è in grado di riscaldare il gas abbastanza da farlo uscire dall'atmosfera del pianeta. M-stelle nane, il tipo di stella più comune in assoluto, sono più piccoli e più freschi del sole, e possono avere campi magnetici molto attivi. Le loro temperature superficiali fredde fanno sì che le loro zone abitabili (HZ) siano vicine alla stella (l'HZ è l'intervallo di distanze entro le quali l'acqua superficiale di un pianeta in orbita può rimanere liquida). Tutti gli esopianeti rocciosi che orbitano attorno a una nana M nel suo HZ, perché sono vicini alla stella, sono particolarmente vulnerabili agli effetti della fotoevaporazione che può provocare la rimozione parziale o addirittura totale dell'atmosfera. Alcuni teorici sostengono che i pianeti con involucri sostanziali di idrogeno o elio potrebbero effettivamente diventare più abitabili se la fotoevaporazione rimuove una quantità sufficiente di coltre di gas.

    Gli effetti della radiazione XUV sulle atmosfere degli esopianeti sono stati studiati per quasi vent'anni, ma gli effetti del vento stellare sulle atmosfere degli esopianeti sono solo poco conosciuti. Astronomi CfA Laura Harbach, Sofia Mosca, Jeremy Drake, Julian Alvarado-Gomez, e Federico Frascetti e i loro colleghi hanno completato simulazioni che modellano gli effetti di un vento stellare su un esopianeta con un'atmosfera ricca di idrogeno in orbita vicino a una stella nana M. Come esempio, usano la configurazione del pianeta extrasolare in TRAPPIST-1, una fantastica stella nana M con un sistema di sette pianeti, sei dei quali sono abbastanza vicini alla stella da essere nel suo HZ.

    Le simulazioni mostrano che, a seconda dei dettagli, il vento stellare può generare deflussi dall'atmosfera di un pianeta. Il team scopre che sia i campi magnetici della stella che quelli del pianeta giocano un ruolo significativo nella definizione di molti dei dettagli del deflusso, che potrebbe essere osservato e studiato tramite le righe dell'idrogeno atomico nell'ultravioletto. I complessi risultati della simulazione indicano che è probabile che i pianeti intorno alle stelle ospiti M-nane mostrino una vasta gamma di proprietà atmosferiche, e alcune delle condizioni fisiche possono variare in tempi brevi, rendendo più complesse le interpretazioni osservative dei transiti sequenziali di esopianeti. I risultati della simulazione evidenziano la necessità di utilizzare simulazioni 3D che includano effetti magnetici per interpretare i risultati osservativi per i pianeti intorno a stelle M-nane.


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