АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2025, том 80, № 3, страницы 458–465
ОЦЕНКИ ПОТЕРИ ВЕЩЕСТВА АТМОСФЕР ДВУХ ПЛАНЕТ МОЛОДОГО АНАЛОГА СОЛНЦА HD 109833
УДК 524.3-17+524.3-56
Поступила в редакцию 26 марта 2025 года; после доработки 21 мая 2025 года; принята к публикации 31 мая 2025 года
Представлены результаты дальнейшего изучения планетной системы HD 109833, центральной звездой в которой является молодой активный аналог Солнца, предположительно принадлежащий к ассоциации Lower Centaurus Crux (27 ± 3 млн лет). По данным отсканированных фотопластинок проекта Digital Access to a Sky Century@Harvard (данные для HD 109833 охватывают интервал наблюдений длительностью в 100 лет) была сделана дополнительная попытка исследования циклов активности звезды. С учетом всех неопределенностей следует признать, что представленные нами оценки Pcycl (включая полученную ранее по данным ASAS-3, Pcycl = 5.3 года) находятся на грани достоверности. По измерениям параметра хромосферной активности lg R′HK для HD 109833, приведенным в новой версии базы данных HARP SRV, и соотношению, связывающему параметр хромосферной активности с величиной lg FXUV, установлена величина потока XUV фотонов (2.0 × 1029 эрг с−1). Рассматриваемые экзопланеты HD 109833 b и c оказываются на диаграмме «масса–радиус» в области с двумя различными популяциями, которые перекрываются как по массам, так и по радиусам. Одна соответствуют каменистым, другая — богатым летучими веществами экзопланетам. В работе представлены результаты расчетов величин потери вещества атмосфер Ṁ планетами HD 109833 b и c по моделям потери атмосферы с ограничением по энергии (модель с ОЭ) и по гидродинамической аппроксимации (ГА) при различных оценках масс планет. Приведены также величины отношений Ṁ результатов расчетов по моделям с ОЭ и ГА (Ratio) и значения параметра Джинса Λ. Высказано предположение, что расчеты с моделью ГА для случая каменистых планет приводят к существенно заниженным оценкам параметра Ṁ (эта модель становится неприменимой для столь высоких величин параметра Λ). Наши результаты достаточно хорошо согласуются с данными Foster и др., полученными в 2022 году, характеризующими общее поведение Ṁ, и находятся в пределах разброса величин этого параметра.
Ключевые слова:
методы: анализ данных — звезды: активность — звезды: маломассивные — экзопланеты
ФинансированиеСписок литературы
Работа выполнена в рамках проекта «Исследование звезд с экзопланетами» по гранту Правительства РФ для научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых (соглашения № 075-15-2019-1875, 075-15-2022-1109).
Список литературы
1. N. V. Erkaev, Y. N. Kulikov, H. Lammer, et al., Astron. and Astrophys. 472 (1), 329 (2007). DOI:10.1051/0004-6361:20066929
2. G. Foster, K. Poppenhaeger, N. Ilic, and A. Schwope, Astron. and Astrophys. 661, id. A23 (2022). DOI:10.1051/0004-6361/202141097
3. J. Gomes da Silva, N. C. Santos, V. Adibekyan, et al., Astron. and Astrophys. 646, id. A77 (2021). DOI:10.1051/0004-6361/202039765
4. E. S. Kalinicheva, V. I. Shematovich, and I. S. Savanov, Astronomy Reports 66 (12), 1318 (2022). DOI:10.1134/S1063772922110087
5. T. T. Koskinen, P. Lavvas, C. Huang, et al., Astrophys. J. 929 (1), id. 52 (2022). DOI:10.3847/1538-4357/ac4f45
6. D. Kubyshkina, L. Fossati, N. V. Erkaev, et al., Astron. and Astrophys. 619, id. A151 (2018a). DOI:10.1051/0004-6361/201833737
7. D. Kubyshkina, L. Fossati, N. V. Erkaev, et al., Astrophys. J. 866 (2), article id. L18 (2018b). DOI:10.3847/2041-8213/aae586
8. J. F. Otegi, F. Bouchy, and R. Helled, Astron. and Astrophys. 634, id. A43 (2020). DOI:10.1051/0004-6361/201936482
9. V. Perdelwitz, T. Trifonov, J. T. Teklu, et al., Astron. and Astrophys. 683, id. A125 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202348263
10. J. Sanz-Forcada, M. López-Puertas, L. Nortmann, and M. Lampón, in Proc. 21st Cambridge Workshop on Cool Stars, Stellar Systems, and the Sun, Toulouse, France, 2022, id. 138, online at https://coolstars21.github.io/.
11. I. S. Savanov, Astronomy Letters 49 (9), 516 (2023). DOI:10.1134/S1063773723090049
12. I. S. Savanov and V. I. Shematovich, Astrophysical Bulletin 76 (4), 450 (2021). DOI:10.1134/S199034132104012X
13. A. G. Sreejith, L. Fossati, A. Youngblood, et al., Astron. and Astrophys. 644, id. A67 (2020). DOI:10.1051/0004-6361/202039167
14. M. L. Wood, A. W. Mann, M. G. Barber, et al., Astron. J. 165 (3), id. 85 (2023). DOI:10.3847/1538-3881/aca8fc
15. L. Zeng, D. D. Sasselov, and S. B. Jacobsen, Astrophys. J. 819 (2), article id. 127 (2016). DOI:10.3847/0004-637X/819/2/127
Estimates of Atmospheric Mass Loss for Two Planets of the Young Solar Analog HD 109833
© 2025
I. S. Savanov1*
1Institute of Astronomy, Russian Academy of Sciences, Moscow, 119017 Russia
*E-mail: igs231@mail.ru
We present the results of a further investigation of the planetary system HD 109833, whose central star is a young, active solar analog, presumably a member of the Lower Centaurus Crux association (age: 27 ± 3 Myr). Using digitized photographic plates from the Digital Access to a Sky Century@Harvard project (providing data on HD 109833 spanning a 100 year observation period) we made an additional attempt to study possible activity cycles of the star. Taking into account all uncertainties, it should be noted that the derived estimates of the activity cycle period Pcycl (including the earlier value obtained from ASAS-3 data, Pcycl = 5.3 years) are on the edge of statistical reliability. Based on measurements of the chromospheric activity index log R′HK for HD 109833 from the updated HARP SRV database and its empirical relation with log FXUV, we estimated the XUV photon flux to be 2.0 × 1029 erg s−1. The exoplanets HD 109833 b and c are located in the overlapping region of two distinct populations on the “mass–radius” diagram: rocky planets and planets rich in volatile compounds. We present calculations of atmospheric mass loss rates Ṁ for HD 109833 b and c based on both the energy-limited escape model (EL) and the hydrodynamic approximation (HA), using different planetary mass estimates. We also provide the ratios of mass loss rates Ṁ obtained from EL and HA models (Ratio), and the values of the Jeans parameter Λ. It is suggested that theHAmodel significantly underestimates Ṁ in the case of rocky planets, rendering this model inapplicable for such high values of Λ. Our results are in reasonable agreement with those of Foster et al. (2022), which describe the general behavior of Ṁ, and fall within the observed spread of this parameter.
Keywords:
methods: data analysis—stars: activity—stars: low-mass—exoplanets
К содержанию номера