Uno studio pubblicato su Nature Astronomy e condotto da Guo Jianheng degli Osservatori dello Yunnan dell'Accademia cinese delle scienze offre una prospettiva sui violenti processi di fuga atmosferica degli esopianeti di piccola massa, in particolare un processo noto come fuga idrodinamica.
Rivela vari meccanismi di guida che influenzano le fughe idrodinamiche e propone un nuovo metodo di classificazione per comprendere questi processi di fuga.
Gli esopianeti, che si riferiscono a pianeti al di fuori del nostro sistema solare, sono un argomento popolare nella ricerca astronomica. Le atmosfere di questi pianeti possono lasciare il pianeta ed entrare nello spazio per vari motivi. Uno di questi motivi è la fuga idrodinamica, che è il processo con cui l’atmosfera superiore lascia il pianeta nel suo insieme. Questo processo è molto più intenso della fuga di comportamento delle particelle osservata nei pianeti del sistema solare.
La fuga atmosferica idrodinamica potrebbe essere avvenuta nelle prime fasi dei pianeti del sistema solare. Se la Terra avesse perso tutta la sua atmosfera a causa della fuga idrodinamica in quel momento, sarebbe diventata desolata come Marte. Ora, questa intensa fuga non avviene più su pianeti come la Terra. Tuttavia, i telescopi spaziali e terrestri hanno osservato che la fuga idrodinamica avviene ancora su alcuni esopianeti che sono molto vicini alle loro stelle ospiti. Questo processo non cambia solo la massa del pianeta, ma influisce anche sul clima e sull'abitabilità del pianeta.
In questo studio, Guo Jianheng ha scoperto che la fuga atmosferica idrodinamica degli esopianeti di piccola massa potrebbe essere guidata esclusivamente o congiuntamente dall'energia interna del pianeta, dal lavoro svolto dalle forze di marea della stella o dal riscaldamento dovuto alla radiazione ultravioletta estrema della stella. P>
Prima di questo studio, i ricercatori dovevano fare affidamento su modelli complessi per capire quale meccanismo fisico guidasse la fuga di fluidi su un pianeta, e le conclusioni erano spesso oscure. Questo studio ha proposto che il solo utilizzo dei parametri fisici di base della stella e del pianeta, come massa, raggio e distanza orbitale, possa classificare i meccanismi di fuga idrodinamica dai pianeti di piccola massa.
Sui pianeti con massa ridotta e raggio ampio, una sufficiente energia interna o una temperatura elevata possono provocare la fuga atmosferica. Questo studio ha dimostrato che utilizzando il classico parametro Jeans, un rapporto tra l'energia interna del pianeta e l'energia potenziale, è possibile determinare se si verifica la suddetta fuga.
Per i pianeti in cui l’energia interna non può guidare la fuga atmosferica, Guo Jianheng ha definito un parametro Jeans aggiornato introducendo le forze di marea provenienti dalle stelle. Con il parametro Jeans aggiornato, i ruoli delle forze di marea della stella e delle radiazioni ultraviolette estreme nel determinare la fuga atmosferica possono essere distinti facilmente e con precisione.
Inoltre, questo studio ha rivelato che i pianeti con un alto potenziale gravitazionale e una bassa radiazione stellare hanno maggiori probabilità di sperimentare una lenta fuga atmosferica idrodinamica; in caso contrario, il pianeta subirà principalmente una rapida fuga di fluidi.
I risultati di questo studio chiariscono come l'atmosfera di un pianeta si evolve nel tempo, il che è importante per esplorare l'evoluzione e le origini dei pianeti di piccola massa e potrebbe aiutare a comprendere meglio l'abitabilità e le storie evolutive di questi mondi lontani.
Ulteriori informazioni: JH Guo, Caratterizzazione dei regimi di fuga idrodinamica da esopianeti di piccola massa, Nature Astronomy (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02269-w
Informazioni sul giornale: Astronomia naturale
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
