Impact of Stellar Superflares on Planetary Habitability Влияние звездных супервспышек на обитаемость планет Планеты зоны обитаемости Критерии: 1) Наличие водоемов на поверхности планеты 2) Внутренняя граница: Парниковый эффект 3) Внешняя граница: газовое состояние CO2 в атмосфере Испытываемое воздействие: 1) Радио- и ультрафиолетовое излучение (1-1200 Å) 2) Выбросы корональных масс: высокоэнергетичные звездные протоны • • • Зарождение добиологической химии Радиационное облучение Уничтожение озонового слоя Планеты и звезды, используемые в исследовании Свойства моделей: Для экзопланет: Для звездных протонов: Атмосфера: Энергетические спектры: 1) Земля-подобная (N2+O2) 2) Марс-подобная или Венераподобная (CO2) 3) Молодая Земля (Н2) R = R♁ M = M♁ B = 0, 0.1В♁, 1В♁, 10В♁ Плотность потока частиц от их энергии для различных событий 1) Событие Кэррингтона (1859) 2) 43е событие (1989) Метод: Шаг 1: Определение энергий вспышек • Прямые наблюдения вспышки – частота и интенсивность протонов – энергия протонов • Зависимость от размеров звездных пятен (кривые блеска, Кеплер) • Годовая максимальная энергия вспышки • Максимальная энергия вспышки пятна • Максимальная энергия вспышки (20% покрытия звезды пятном – Проксима Центавра): GJ 699: 1.15 × 1032 𝑒𝑟𝑔 Kepler-283: 2.13 × 1033 𝑒𝑟𝑔 Kepler-1634: 1.18 × 1034 𝑒𝑟𝑔 Proxima Centauri: 5.55 × 1033 𝑒𝑟𝑔 Ross 128: 7.72 × 1031 𝑒𝑟𝑔 TRAPPIST-1: 9.09 × 1032 𝑒𝑟𝑔 Частота вспышек от их энергии для различных солнечных пятен. Метод: продолжение Шаг 2: Определение плотности потока частиц: • Плотность потока частиц: где: ASPE – зона поражения вспышки, HP – 0.5, RSPE – доля энергии протонов в годичной энергии вспышек. Шаг 3: Количественная оценка уровня радиационного облучения: • Поглощенная радиационная доза • Эффективная радиационная доза Выводы: 1) Эффективная радиационная доза на поверхности планет: Критический уровень – 10Sv для годовой максимальной вспышки. Спектр 43 события & Земля-подобная атмосфера, максимальная энергия вспышки: • Proxima Centauri b • Ross-128 b • TRAPPIST-1 e • Kepler-283 c Уровень земли 1.6 × 10−3 𝑆𝑣 4.14 × 10−3 𝑆𝑣 Критический уровень на уровне земли не достигнут. Экв. Эверест 3.63Sv 9.45Sv 30.8Sv 6.89Sv Выводы: 2) Минимально необходимое для жизни на планете атмосферная плотность: • GJ 699 b: 0.267%♁ • Proxima Centauri b: 31.6%♁ • Ross-128 b: 7.31%♁ • TRAPPIST-1 e: 29.5%♁ Возможная рассчитанная плотность на поверхности экзопланет: 10 %♁ Выводы: 3) Утечка О+/N+ ионов из атмосферы экзопланеты за счет радио- и ультрафиолетового излучения: • Proxima Centauri b: 76.2♁ Эквивалентная доза: 8.09Sv • TRAPPIST-1 e: 53.2♁ 6.68Sv • Ross-128 b: 7.92♁ • Kepler-283 c: 6.82♁ Глобальные выводы: • Эквивалентные дозы радиации в верхних слоях атмосферы для рассмотренных экзопланет значительно превышают Земные. • Магнитное поле оказывает анти-радиационный эффект. • С необходимой атмосферной плотностью нет риска угрозы жизни на поверхности экзопланет. • Большинство расчетных критических ситуаций применимо к экзопланетам TRAPPIST-1 e и Proxima Centauri b. References: Yamashiki, Y. A., Maehara, H., Airapetian, V., Notsu, Y., Sato, T., Notsu, S., Kuroki, R., Murashima, K., Sato, H., Namekata, K., Sasaki, T., Scott, T. B., Bando, H., Nashimoto, S., Takagi, F., Ling, C., Nogami, D., & Shibata, K. (2019). Impact of Stellar Superflares on Planetary Habitability. In The Astrophysical Journal (Vol. 881, Issue 2, p. 114). American Astronomical Society. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab2a71 Спасибо за внимание!
