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Ionenflucht

Um zum ersten Mal die Effektivität von Massenverluste durch stellare koronale Massenauswürfe (CME's) an den Atmosphären von heißen Jupitern zu studieren, wurde der Exoplanet HD209458b ( r pl = 1 . 43 r Jup , M pl = 0 . 69 M Jup ), welcher einen 4.0 - 5.0 Gyr alten Sonnen-ähnlichen Stern bei 0.045 AU umkreist, untersucht.

Die Ergebnisse unserer Studien zeigen, dass das kollidierende dichte CME Plasma, siehe Abb. 1, bei 0.045 AU die Magnetopause von kurz periodischen Exoplaneten bis zu Distanzen komprimieren kann, wo Atmosphärenbestandteile ionisiert und durch den pick-up Prozess vom Planeten umströmenden CME Plasma aufgenommen und verloren gehen können, siehe Abb. 2. Der atmosphärische Massenverlust wird mit einem numerischen Test-Teilchenmodel berechnet. Wenn man die auf der Sonne beobachtete CME-Rate verwendet und die Kollisionswahrscheinlichkeit bei 0.045 AU mit HD209458b abschätzt, findet man heraus, dass dieser Planet je nach angenommener Magnetfeldstärke zwischen 0.2 bis einige Male seiner Planetenmasse über seine Lebenszeit verloren haben kann, siehe Abb. 3.

a es sehr unwahrscheinlich ist, da HD209458b mehr als seine gegenwärtige Masse verloren hat, stellen die gewonnenen Resultate einen indirekten Hinweis dar, dass dieser Planet und ähnliche beobachtete heiße Jupiter Magnetfelder besitzen, die stark genug sind dass das anströmende CME-Plasma von der Atmosphäre abgehalten werden kann. Heiße Jupiter mit schwachen Magnetosphären könnten jedoch ihre Atmosphäre verlieren oder auf ihren Kern schrumpfen. Es wird erwartet, da CoRoT solche verbliebenen Kerne bei nahen stellaren Entfernungen entdecken könnte.

 

Abb. 1: Minimum (strichlierte Linie) und Maximum (durchgezogene Linie) Dichten von CME's und magnetische Wolken als Funktion der orbitalen Entfernung.
Abb. 2: Magnetopausendistanzen in planetaren Radien als Funktion von Minimum und Maximum CME-Plasmadichten bei HD209458bs Orbitalentfernung von ca. 0.045 AU und unterschiedlich möglichen magnetischen Momente. Eine Atmosphärenwechselwirkung mit CME-Plasma oberhalb der strichlierten Linie resultiert in vernachlässigbaren Massenverlustraten. Die strich-punktierte Linie gibt den sichtbaren Radius von HD209458b bei ca. 1.43 r Jup an.
Abb. 3: Atomare Wasserstoffionenverlusraten von HD209458b durch CMEs für unterschiedliche CME-Plasmadichten und erwarteten planetaren magnetischen Momenten.
Letzte Änderung: 16.11.2007
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