201812_ilp_ifshaikhislamov.pdf

Грант РФФИ № 16-52-14006 «Взаимодействие планетарного ветра близко-орбитальных экзопланет со звездными ветрами (2015-2018)», руководитель - Шайхисламов И.Ф.

• Шайхисламов Ильдар Фаритович д.ф.-м.н. зам. директора, Институт Лазерной физики СО РАН, руководитель
• Березуцкий Артем Григорьевич, аспирант, Институт Лазерной физики СО РАН, исполнитель
• Руменских Марина Сергеевна, студент Новосибирского Гос. Университета, исполнитель.

«Планетарный ветер газовых гигантов, обращающихся на экстремально близких орбитах, представляет собой уникальное явление, не встречающееся в Солнечной системе. Статистика обнаруженных экзопланет показывает, что такой ветер, тем не менее, может широко встречаться во вселенной. Развитые теоретические и численные модели показали, что в верхней атмосфере, нагреваемой и фото-ионизируемой интенсивным XUV излучением звезды, развивается сверхзвуковое течение и потеря массы, которые кардинально изменяют плазменное окружение и долговременную эволюцию так называемых горячих Юпитеров. Спектральные особенности, наблюдаемые во время транзита близко-орбитальных экзопланет, дают интригующее свидетельство такого окружения и возможностей его экспериментального исследования. Другим критическим фактором плазменного окружения горячих экзопланет является звездный ветер, который сталкивается с планетарным ветром и ограничивает его течение ионопаузой, или магнитопаузой, если планета обладает помимо прочего значительным магнитным полем. Существенной новизной проекта является применение специально разработанной авторами полностью самосогласованной гидродинамической численной модели взаимодействия планетарного и звездного ветров для исследования и систематизации основных классов экзопланет, включая горячие Юпитеры, Нептуны и супер-Земли. Развитый многожидкостный подход описывает комплексную систему, состоящую из планетарных атомов и ионов, звездных протонов и таких компонент, как Энергичные Нейтральные Атомы (ЭНА) или тяжелые примесные ионы звездного происхождения. Численная модель основана на реалистичном солнечном спектре XUV излучения для описания ионизации и нагрева верхней атмосферы экзопланет; включает водородную фотохимию для расчета содержания молекулярного водорода и инфракрасного охлаждения молекулой H3+; взаимодействие планетарного магнитного поля с плазменными потоками в 2D осесимметричной геометрии. Основная цель работы состояла в построении комплексной картины различных физических режимов взаимодействия планетарного и звездного ветра. Такими режимами являются либо раздувание термосферы за границу Роша и дальнейшая аккреция планетарного вещества на звезду, либо его удержание звездным ветром. Эти принципиально различные сценарии определяются действием в зависимости от орбитального расстояния таких факторов, как приливные силы, давление звездного ветра и интенсивность XUV излучения.»

1. Shaikhislamov I. F., Khodachenko M. L., Lammer H., Kislyakova K. G., Fossati L., Johnstone C. P., Prokopov P. A., Berezutsky A. G., Zakharov Yu. P., Posukh V. G. TWO REGIMES OF INTERACTION OF A HOT JUPITER’S ESCAPING ATMOSPHERE WITH THE STELLAR WIND AND GENERATION OF ENERGIZED ATOMIC HYDROGEN CORONA. The Astrophysical Journal, 832(2), 173, 2016
2. Erkaev N.V.; Lammer H.; Odert P.; Kislyakova K.G.; Johnstone C.P.; Gudel M.; Khodachenko M.L. EUV-driven mass-loss of protoplanetary cores with hydrogen-dominated atmospheres: the influences of ionization and orbital distance. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 460, no 2, pp.1300-1309, 2016.
3. Shaikhislamov I F, Khodachenko, M. L., Lammer H., Kislyakova K. G., Prokopov P. A., Johnstone C. P.Interaction of escaping atmosphere of HD209458b with stellar wind. The Astrophysics of Planetary Habitability, Book of Abstracts, Vienna, Austria February 8-12, 2016.
4. Khodachenko M. L., Shaikhislamov I. F., Lammer H., Kislyakova K. G., Fossati L., Johnstone C. P., Arkhypov O. V., Berezutsky A. G., Miroshnichenko I. B. & Posukh V. G. (2017). Lyα Absorption at Transits of HD 209458b: A Comparative Study of Various Mechanisms Under Different Conditions. The Astrophysical Journal, 847(2), 126.
5. Weber C., Lammer H., Shaikhislamov I. F., Chadney J. M., Khodachenko M. L., Grießmeier J. M., … & Kislyakova K. G. (2017). How expanded ionospheres of Hot Jupiters can prevent escape of radio emission generated by the cyclotron maser instability. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 469(3), 3505-3517.
6. Erkaev N. V., Odert P., Lammer H., Kislyakova K. G., Fossati L., Mezentsev A. V., Shaikhislamov I. F. & Khodachenko M. L. (2017). Effect of stellar wind induced magnetic fields on planetary obstacles of non-magnetized hot Jupiters. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 470(4), 4330-4336.
7. I. F. Shaikhislamov, M. L. Khodachenko, H. Lammer, A. G. Berezutsky, I. B. Miroshnichenko. 3D Aeronomy Modeling of Close-in Exoplanets . Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2018
8. I. F. Shaikhislamov , M. L. Khodachenko, H. Lammer, L. Fossati, N. Dwivedi, M. Güdel, K. G. Kislyakova, C. P. Johnstone, A. G. Berezutsky, I. B. Miroshnichenko, V. G. Posukh, N. V. Erkaev, and V. A. Ivanov. Modeling of Absorption by Heavy Minor Species for the Hot Jupiter HD 209458b. The Astrophysical Journal, 866:47 (13pp), 2018 October 10