Opis projektu
Kiedy gwiazdy zagrażają swoim najbliższym sąsiadom
Relacje planet pozasłonecznych z gwiazdami, wokół których orbitują, nie należą do łatwych. Górne warstwy atmosfery tych planet znajdujące się w niewielkiej odległości od gwiazd narażone są na działanie intensywnego promieniowania energetycznego i silne bombardowanie przez cząsteczki wypływające z gwiazdy-gospodarza. Uważa się, że napływ energii pochodzącej od gwiazd może skutkować utratą masy atmosfery wokół egzoplanet. Ucieczka atmosfery odgrywa pewną rolę w ewolucji planet oraz wpływa na istnienie na niej życia, dlatego dokładne poznanie tego zjawiska ma kluczowe znaczenie. W ramach finansowanego ze środków UE projektu ASTROFLOW powstają nowoczesne modele integrujące dane na temat wypływów cząsteczek z gwiazd i ucieczki planetarnej, w ramach których badacze będą porównywali wyniki otrzymywane z modeli z danymi obserwacyjnymi. Te nowe modele pomogą w badaniach przyszłych egzoplanet.
Cel
ASTROFLOW aims to make ground-breaking progress in our physical understanding of exoplanetary mass loss, by quantifying the influence of stellar outflows on atmospheric escape of close-in exoplanets. Escape plays a key role in planetary evolution, population, and potential to develop life. Stellar irradiation and outflows affect planetary mass loss: irradiation heats planetary atmospheres, which inflate and more likely escape; outflows cause pressure confinement around otherwise freely escaping atmospheres. This external pressure can increase, reduce or even suppress escape rates; its effects on exoplanetary mass loss remain largely unexplored due to the complexity of such interactions. I will fill this knowledge gap by developing a novel modelling framework of atmospheric escape that will, for the first time, consider the effects of realistic stellar outflows on exoplanetary mass loss. My expertise in stellar wind theory and 3D magnetohydrodynamic simulations is crucial for producing the next-generation models of planetary escape. My framework will consist of state-of-the-art, time-dependent, 3D simulations of stellar outflows (Method 1), which will be coupled to novel 3D simulations of atmospheric escape (Method 2). My models will account for the major underlying physical processes of mass loss. With this, I will determine the response of planetary mass loss to realistic stellar particle, magnetic and radiation environments and will characterise the physical conditions of the escaping material. I will compute how its extinction varies during transit and compare synthetic line profiles to atmospheric escape observations from, eg, Hubble and our NASA cubesat CUTE. Strong synergy with upcoming observations (JWST, TESS, SPIRou, CARMENES) also exists. Determining the lifetime of planetary atmospheres is essential to understanding populations of exoplanets. ASTROFLOW’s work will be the foundation for future research of how exoplanets evolve under mass-loss processes.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
2311 EZ Leiden
Niderlandy