The effect of the star high energy radiation flux on the structure of the hydrogen-helium upper atmosphere of hot Jupiter

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

In the paper the structure of the hydrogen-helium upper atmosphere of hot Jupiter depending on the flux of hard ultraviolet radiation from the parent star is investigated. Aeronomic 1D model based on the approximation of single-fluid multicomponent hydrodynamics is used for calculations. The numerical model takes into account chemical reactions, heating-cooling processes, tidal action from the star, diffusion and thermal conductivity. Calculations were performed for the hot Jupiter HD 209458b. In all the solutions obtained a transonic planetary wind is formed leading to a hydrodynamic outflow of the atmosphere. Taking into account the tidal force leads to increase the outflow of atmosphere by 2.5 times compared to the case in which only the gravity of the planet is considered. The dependence of mass loss rate of the planet on the flux of hard ultraviolet radiation turned out to be nonlinear. This may be due to a different dominant mechanism of conversion of absorbed radiant energy in the upper atmosphere within the limits of weak and strong ultraviolet fluxes.

作者简介

A. Zhilkin

Institute of Astronomy of the Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: zhilkin@inasan.ru
俄罗斯联邦, Moscow

Y. Gladysheva

Institute of Astronomy of the Russian Academy of Sciences

Email: zhilkin@inasan.ru
俄罗斯联邦, Moscow

V. Shematovich

Institute of Astronomy of the Russian Academy of Sciences

Email: zhilkin@inasan.ru
俄罗斯联邦, Moscow

G. Tsurikov

Institute of Astronomy of the Russian Academy of Sciences

Email: zhilkin@inasan.ru
俄罗斯联邦, Moscow

D. Bisikalo

National center of physics and mathematics; Institute of Astronomy of the Russian Academy of Sciences

Email: zhilkin@inasan.ru
俄罗斯联邦, Sarov; Moscow

参考

  1. A. J. Tylka, C. M. S. Cohen, W. F. Dietrich, M. A. Lee, et al., Astrophys. J. Suppl. 164(2), 536 (2006).
  2. O. Raukunen, M. Paassilta, R. Vainio, J. V. Rodriguez, et al., J. Space Weath. and Space Climat 10, id. 24 (2020).
  3. V. I. Shematovich and M. Ya. Marov, Physics Uspekhi 61(3), 217 (2018).
  4. D. V. Bisikalo, V. I. Shematovich, A. A. Cherenkov, L. Fossati, and C. Moestl, 869(2), id. 108 (2018).
  5. M. A. Tilley, A. Segura, V. Meadows, S. Hawley, and J. Davenport, Astrobiology 19, 64 (2019).
  6. А. Г. Жилкин, Ю. Г. Гладышева, В. И. Шематович, Д. В. Бисикало, Астрон. журн. 100(12), 1190 (2023).
  7. D. V. Bisikalo, V. I. Shematovich, P. V. Kaygorodov, and A. G. Zhilkin, Physics Uspekhi 64(8), 747 (2021).
  8. A. Segura, L. M. Walkowicz, V. Meadows, J. Kasting, and S. Hawley, Astrobiology 10(7), 751 (2010).
  9. D. Atri and S. R. C. Mogan, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. Letters 500(1), L1 (2021).
  10. L. N. R. do Amaral, L. Barnes, A. Segura, and R. Luger, 928(1), id. 12 (2022).
  11. H. Lammer, F. Selsis, I. Ribas, E. F. Guinan, S. J. Bauer, and W. W. Weiss, 598(2), L121 (2003).
  12. R. Luger, R. Barnes, E. Lopez, J. Fortney, B. Jackson, and V. Meadows, Astrobiology 15(1), 57 (2015).
  13. H. Maehara, T. Shibayama, S. Notsu, Y. Notsu, et al., Nature 485(7399), 478 (2012).
  14. Y. Notsu, H. Maehara, S. Honda, S. L. Hawley, et al., 876(1), id. 58 (2019).
  15. M. N. Günther, Z. Zhan, S. Seager, P. B. Rimmer, et al., Astron. J. 159(2), id. 60 (2020).
  16. D. J. Hollenbach, H. W. Yorke, and D. Johnstone, in Protostars and Planets IV, edited by V. Mannings, A. P. Boss, and S. S. Russell (Tucson, AZ: University of Arizona Press, 2000), p. 401.
  17. I. Ribas, E. F. Guinan, M. Gudel, and M. Audard, 622(1), 680 (2005).
  18. A. G. Sreejith, L. Fossati, A. Youngblood, K. France, and S. Ambily, Astron. and Astrophys. 644, id. A67 (2020).
  19. K. France, N. Arulanantham, L. Fossati, A. F. Lanza, R. O. P. Loyd, S. Redfield, P. C. Schneider, Astrophys. J. Supl. 239(1), id. 16, (2018).
  20. J. L. Linsky, J. Fontenla, and K. France, 780(1), id. 61, (2014).
  21. R. A. Murray-Clay, E. I. Chiang, and N. Murray, 693(1), 23 (2009).
  22. J. H. Guo, 733(2), id. 98 (2011).
  23. D. E. Ionov, V. I. Shematovich, and Ya. N. Pavlyuchenkov, Astron. Rep. 61(5), 387 (2017).
  24. D. E. Ionov, Y. N. Pavlyuchenkov, and V. I. Shematovich, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 476(4), 5639 (2018).
  25. R. V. Yelle, Icarus 170(1), 167 (2004).
  26. F. Tian, O. B. Toon, A. A. Pavlov, and H. De Sterck, 621(2), 1049 (2005).
  27. A. Garcia Muñoz, Planet. Space Sci. 55(10), 1426 (2007).
  28. T. Penz, N. V. Erkaev, Yu. N. Kulikov, D. Langmayr, et al., Planet. Space Sci. 56(9), 1260 (2008).
  29. T. T. Koskinen, J. Y-K. Cho, N. Achilleos, and A. D. Aylward, 722(1), 178 (2010).
  30. I. F. Shaikhislamov, M. L. Khodachenko, Yu. L. Sasunov, H. Lammer, K. G. Kislyakova, and N. V. Erkaev, 795(2), id. 132 (2014).
  31. M. Salz, S. Czesla, P. C. Schneider, and J. H. M. M. Schmitt, Astron. and Astrophys. 586, id. A75 (2016).
  32. A. S. Arakcheev, A. G. Zhilkin, P. V. Kaigorodov, D. V. Bisikalo, and A. G. Kosovichev, Astron. Rep. 61(11), 932 (2017).
  33. A. G. Zhilkin and D. V. Bisikalo, Astron. Rep. 63(7), 550 (2019).
  34. A. G. Zhilkin, D. V. Bisikalo, and P. V. Kaygorodov, Astron. Rep. 64(3), 259 (2020).
  35. A. G. Zhilkin and D. V. Bisikalo, Astron. Rep. 64(7), 563 (2020).
  36. A. G. Zhilkin and D. V Bisikalo, Universe 7(11), id. 422 (2021).
  37. A. G. Zhilkin, Astron. Rep. 67(4), 307 (2023).
  38. Д. В. Бисикало, А. Г. Жилкин, А. А. Боярчук, Газодинамика тесных двойных звезд (М.: Физматлит, 2013).
  39. C. P. Johnstone, M. Güdel, H. Lammer, and K. G. Kis-lyakova, Astron. and Astrophys. 617, id. A107 (2018).
  40. P. M. Banks and G. Kockarts, Aeronomy (New York: Academic Press, 1973).
  41. A. Garcia Muñoz, Planet. Space Sci. 55(10), 1414 (2007).
  42. R. W. Schunk and A. F. Nagy, Ionospheres: physics, plasma physics, and chemistry (Cambridge Univ. Press, 2nd Ed., 2000, 2009).
  43. A. G. Zhilkin and D. V. Bisikalo, Astron. Rep. 66(11), 1008 (2022).
  44. А. А. Самарский, Е. С. Николаев, Методы решения сеточных уравнений (М.: Наука, 1978).
  45. M. G. Malygin, R. Kuiper, H. Klahr, C. P. Dullemond, and Th. Henning, Astron. and Astrophys. 568, id. A91 (2014).
  46. R. S. Freedman, J. Lustig-Yaeger, J. J. Fortney, R. E. Lupu, M. S. Marley, and K. Lodders, Astrophys. J. Supl. 214(2), id. 25 (2014).
  47. R. S. Freedman, M. S. Marley, and K. Lodders, Astrophys. J. Supl. 174(2), 504 (2008).
  48. A. Vidal-Madjar, A. Lecavelier des Etangs, J.-M. Desert, G. E. Ballester, R. Ferlet, G. Hebrard, and M. Mayor, Nature 422(6928), 143 (2003).
  49. G. B. Field, 142, 531 (1965).
  50. T. Yoneyama, Publ. Astron. Soc. Japan 25, 349 (1973).
  51. A. A. Boyarchuk, B. M. Shustov, I. S. Savanov, M. E. Sachkov, et al., Astron. Rep. 60(1), 1 (2016).
  52. B. M. Shustov, M. E. Sachkov, S. G. Sichevsky, R. N. Arkhangelsky, et al., Solar System Res. 55(7), 677 (2021).
  53. В. И. Шематович, И. Ф. Шайхисламов, А. Г. Жилкин, И. С. Саванов, Г. Н. Цуриков, Д. В. Бисикало, ФИЗМАТ 1, 33 (2023).

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © The Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».