Содержание гелия в верхних атмосферах экзопланет по данным измерений наземными телескопами и сравнения с численным 3D моделированием

Институт лазерной физики

Авторы: Шайхисламов И.Ф., Ходаченко М.Л., Руменских М.С., Березуцкий А.Г., Мирошниченко И.Б.

Впервые разработана полная модель населенности метастабильного уровня гелия HeI(2S3) в атмосферах горячих экзопланет и расчета

транзитного поглощения в линии 1083 нм. Смоделировано трехмерное планетарное течение теплых нептунов GJ3470b и Wasp107b и на основе сравнения с наблюдениями оценено содержание гелия в экзопланетных атмосферах. Если для GJ3470b содержание гелия оказалось ниже солнечного He/H=0.013, что согласуется с выводами других авторов (Ninan et al. 2019), то для Wasp107b впервые показано, что содержание близко солнечному He/H=0.1. Это подтверждает существующие представления о вероятном содержании элементов в газовых планетах гигантах, а также свидетельствует о новом явлении не встречающимся в солнечной системе – существовании плотных горячих плазмосфер вокруг близко-орбитальных экзопланет, простирающихся на несколько радиусов планеты.

Публикации:

1. Global 3D hydrodynamic modeling of absorption in Lyα and He 10830 A lines at transits of GJ3470b / Shaikhislamov I.F., Khodachenko M.L., Lammer H., Berezutsky A.G., Miroshnichenko I.B., Rumenskikh M.S. // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 500, Issue 1, January 2021, Pages 1404–1413, https://doi.org/10.1093/mnras/staa2367  Published: 25 August 2020

2. 3D modeling of transit absorption of GJ3470B in hydrogen and helium lines / Shaikhislamov I.F., Khodachenko M.L., Berezutsky A.G., Miroshnichenko I.B., Rumenskikh M.S. // Одиннадцатый московский международный симпозиум по исследованиям Солнечной системы (11M-S3), 5-9 октября 2020 года, ИКИ РАН, Москва: программа и тезисы. – P. 344-346. – ISBN 978-5-00015-050-4. DOI: 0.21046/11MS3-2020

Профили поглощения (в единицах Доплеровской скорости) в триплете метастабильного гелия 23S-23P на длине волны 1083 нм, рассчитанные для экзопланеты Wasp107b с содержанием гелия Не/H=0.1 (красная линия) в сравнении с данными наблюдений (серые точки – Allart et al. 2019, черные and – Kirk et al. 2020).
Профили поглощения (в единицах Доплеровской скорости) в триплете метастабильного гелия 23S-23P на длине волны 1083 нм, рассчитанные для экзопланеты GJ3470b с содержанием гелия Не/H=0.013 (красная линия) в сравнении с данными наблюдений (серые точки, Ninan et al. 2019).