Смоделировано полярное сияние на «горячем Юпитере»

Учёные из Гарвард-Смитсоновского института астрофизики и Мичиганского университета смоделировали воздействие выброса коронального вещества (coronal mass ejection, CME) на магнитосферу «горячего Юпитера», сообщает Компьюлента.

Во время корональных массовых выбросов ионизированный газ с поверхности звезды с силой выталкивается в межпланетное пространство. Точные причины выбросов не установлены, но предполагается, что это явление связано с медленным накоплением магнитной энергии и её быстрым высвобождением при магнитном пересоединении.

Солнечные CME, преодолев расстояние в одну астрономическую единицу, расширяются, приобретают размеры, намного превосходящие диаметр магнитосферы Земли, и вызывают эффекты космической погоды, к числу которых относятся и полярные сияния.

«Горячими Юпитерами» называют гигантские экзопланеты, которые располагаются на орбитах небольшого радиуса и могут подходить к своим звёздам даже на 0,01 астрономическую единицу. Быстрое орбитальное движение таких планет создаёт своеобразный магнитосферный «хвост», напоминающий хвост кометы, и магнитосфера ориентируется практически перпендикулярно направлению движения СМЕ. Кроме того, на небольшой дистанции, отделяющей «горячий Юпитер» от звезды, выросы коронарного вещества не успевают расшириться и встречаются с объектом, сравнимым с ними по размерам.

Взаимодействие СМЕ с магнитосферой газового гиганта авторы исследовали с помощью трёхмерной магнитогидродинамической модели. Радиус планеты равнялся 0,76 солнечного, масса — к 0,2 солнечной, а период вращения — к 11,95 дня. Большую полуось орбиты «горячего Юпитера» при этом сделали равной 8,8 радиуса звезды, а по своим размерам экзопланета превосходила Юпитер примерно в полтора раза.

Как и ожидалось, влияние выбросов коронального вещества на модельный «горячий Юпитер» оказалось намного более заметным, чем воздействие солнечных выбросов на Землю, и в магнитосферу планеты были введены значительные объёмы энергии. Однако, атмосфера газового гиганта практически не пострадала: даже при небольшой индукции защитного планетарного магнитного поля (0,5 или 1 Гс) выбросы не подходили на опасное расстояние к поверхности. Мощные «полярные» сияния в модели развивались в кольце у экватора планеты, а затем на протяжении нескольких часов двигались к полюсам, постепенно исчезая.

Теперь астрофизики хотят смоделировать аналогичное взаимодействие в случае каменистых экзопланет, обращающихся вокруг красных карликов.