Вспышка звезды и экзопланеты

По мере увеличения числа открытых экзопланет, растет количество измерений их внешних атмосфер с помощью спектроскопии. Новое исследование, однако, показывает, что эти измерения могут быть подвержены влиянию со стороны центральных звезд этих планет.

Спектры экзопланет, полученные при их транзите по солнцам, могут рассказать о химическом составе атмосфер этих планет. Такие детальные спектроскопические измерения будутвыполнять еще чаще в следующем поколении миссий, например, при полетах космического телескопа Джеймса Уебба (JWST) или обсерватории PLATO.

Но обязательно ли спектр, который измеряют за короткий промежуток транзита планеты, представляет ее постоянный спектр? Команда ученых, возглавляемая Оливией Венот (Olivia Venot) - Университет Левена, Бельгия, утверждает, что нет. На спектр оказывает влияние центральная звезда планеты.

Художественное изображение экзопланеты, подвергшейся мощному воздействию вспышки своей звезды. Новое исследование предполагает, что последствия вспышки могут влиять на результаты измерений атмосферы экзопланет Фото: NASA

Команда предполагает, что вспышки звезды воздействуют на атмосферу планеты (особенно у активных M-карликов, которые обычно имеют планетарные системы). Это может изменить химический состав атмосферы и, следовательно, спектр экзопланеты, который мы измеряем.

Моделирование атмосферы

Исследователи решили проверить влияние звездных вспышек на атмосферу экзопланет с помощью моделирования атмосфер двух гипотетических планет, вращающихся вокруг звезды AD Leo - активного M-карлика и находящихся от Земли на двух разных расстояниях (приблизительно в 16 световых годах). Затем команда изучила, что произошло в атмосфере, и спектры, которые можно наблюдать после звездной вспышки, типичной для AD Leo.

Состав атмосферы планеты до воздействия вспышки (пунктирные линии), во время устойчивого состояния после воздействия вспышки (пунктирные линии), во время устойчивого состояния после второго удара вспышки (сплошные линии) Фото: Венот и др.

Авторы обнаружили, что на состав атмосферы планеты существенно влияет вспышка звезды. Внезапное увеличение входящего потока фотонов изменило химический состав некоторых молекул, таких как водород и аммиак. Это привело к изменениям в спектре, который можно будет наблюдать во время транзита планеты.

Постоянное воздействие

В дополнение к демонстрации того, что состав атмосферы планеты изменяется во время и сразу же после воздействия вспышки, Венот и ее соавторы показали, что химические изменения не временные: после вспышки атмосфера планеты не полностью возвращается в исходное состояние, а приобретает новый стабильный состав, который может значительно отличаться от бывшего до вспышки.

У планеты, которая неоднократно испытывала удары звездных вспышек, состав атмосферы никогда не бывает в устойчивом состоянии. Он постоянно изменяется под воздействием своей звезды.

Исследователи показали, что вариации планетных спектров из-за звездных вспышек будет легко обнаружить с помощью будущих миссий, таких как JWST. Поэтому астрономам нужно быть осторожнее в своих выводах об атмосферах планет по измерениям их спектров.

Источник: iopscience.iop.org