Forscher berichten über die Atmosphäre des heißen Jupiter HD 189733b

Wissenschaftler des Instituts für Laserphysik der sibirischen Zweigstelle der Russischen Stiftung für Grundlagenforschung haben die Atmosphäre des bekannten „heißen Jupiter“ HD 189733b modelliert und herausgefunden, was einen stabilen Nachweis von Wasserstoff in der Atmosphäre des Planeten verhinderte. Sie definierten auch die physikalisch-chemischen Eigenschaften dieses Planetensystems. Sie präsentierten dieses Thema auf dem Symposium der Asian Pacific Geophysical Society im August 2023 und die Arbeit wurde in veröffentlicht Das Astrophysikalische Journal.

Exoplaneten sind Planeten außerhalb des Sonnensystems. Die am besten untersuchten von ihnen stammen aus der Familie der sogenannten heißen Jupiter. Sie können in Größe und Gewicht mit Jupiter-Exoplaneten verglichen werden, umkreisen ihre Sterne jedoch zehnmal näher als Merkur die Sonne umkreist.

Aufgrund der geringen Entfernung und der hohen Temperaturen entweicht die Atmosphäre von Planeten mit Ultraschallgeschwindigkeit, und die Bewegung der Atmosphäre sowie ihr Inhalt können mit Hilfe der Methode der Transitspektroskopie untersucht werden. Diese Methode besteht aus der Registrierung der Absorption von Sternstrahlung durch die Atmosphäre des Planeten und ermöglicht die Definition, welche Elemente in der Atmosphäre vorhanden sind, wodurch Forscher Rückschlüsse auf Geschwindigkeit und Dichte verschiedener Elemente ziehen können.

HD 189733b zieht seit weniger als einem Jahrzehnt Forscher und Beobachtungszeiten von Teleskopen an. Der Planet wurde wegen seiner blauen Farbe populär, die durch Glasregen (Silikat) verursacht wird – Silikatpartikel, die in die Atmosphäre geschleudert werden. Eines der interessantesten Geheimnisse dieses Planeten war das „Verschwinden“ des Transits in der Wasserstofflinie Lyα – Messungen der Absorptionen in diesem Wellenlängendiapason erwiesen sich als ziemlich inkonsistent.

Etwas klarer ist die Situation mit der IK-Linie des metastabilen Heliums bei 1083 nm – der Transit in seiner Lokalität wurde zweimal beobachtet, jedoch mit unterschiedlicher Amplitude. Solche Veränderungen deuten auf wesentlich unterschiedliche Regime des Ausflusses der Planetenmaterie von HD 189733b hin, und Computermodelle sind die beste Möglichkeit, mögliche Ursachen für Veränderungen zu untersuchen.

Eines der fortschrittlichsten Instrumente zur Modellierung komplexer Merkmale in der Atmosphäre von Exoplaneten und zur Interpretation von Transitabsorptionen in der Welt wurde von Wissenschaftlern des Instituts für Laserphysik der sibirischen Zweigstelle der Russischen Stiftung für Grundlagenforschung geschaffen und entwickelt.

Bei der Anwendung auf HD 189733b stellten die Wissenschaftler fest, dass die wahrscheinlichste Ursache für instabile Absorptionen in der Wasserstofflinie Lyα eine hohe Aktivität des Wirtssterns ist, die sich in einem Anstieg des Strahlungsflusses im ultravioletten Bereich (FXUV, erg∙cm-2с) zeigt -1Å-1 für 1 ÅÅ) und die Geschwindigkeit des Massenverlusts von Sternmaterial. Es wurde entdeckt, dass Änderungen dieser Faktoren nicht nur zu unterschiedlichen Nachweisen der Transitabsorption in der Wasserstofflinie aufgrund der Bildung energetisch neutraler Atome bei starkem Sternwind führen können, sondern auch zu unterschiedlichen Absorptionen in der Linie von metastabilem Helium.