Revela varios mecanismos impulsores que afectan los escapes hidrodinámicos y propone un nuevo método de clasificación para comprender estos procesos de escape.

Los exoplanetas, que se refieren a planetas fuera de nuestro sistema solar, son un tema popular en la investigación astronómica. Las atmósferas de estos planetas pueden salir del planeta y entrar al espacio por diversos motivos. Una de esas razones es el escape hidrodinámico, que es el proceso por el cual la atmósfera superior abandona el planeta en su totalidad. Este proceso es mucho más intenso que el comportamiento de escape de las partículas observado en los planetas del sistema solar.

El escape atmosférico hidrodinámico podría haber ocurrido en las primeras etapas de los planetas del sistema solar. Si la Tierra hubiera perdido toda su atmósfera por un escape hidrodinámico en ese momento, podría haberse vuelto tan desolada como Marte. Ahora, este intenso escape ya no ocurre en planetas como la Tierra. Sin embargo, los telescopios espaciales y terrestres han observado que todavía se producen escapes hidrodinámicos en algunos exoplanetas que están muy cerca de sus estrellas anfitrionas. Este proceso no sólo cambia la masa del planeta sino que también afecta el clima y la habitabilidad del planeta.

En este estudio, Guo Jianheng descubrió que el escape atmosférico hidrodinámico de exoplanetas de baja masa podría ser impulsado única o conjuntamente por la energía interna del planeta, el trabajo realizado por las fuerzas de marea de la estrella o el calentamiento por la radiación ultravioleta extrema de la estrella. P>

Antes de este estudio, los investigadores tenían que confiar en modelos complejos para descubrir qué mecanismo físico impulsaba el escape de fluido en un planeta, y las conclusiones eran a menudo oscuras. Este estudio propuso que simplemente utilizando los parámetros físicos básicos de la estrella y el planeta, como la masa, el radio y la distancia orbital, se pueden clasificar los mecanismos de escape hidrodinámico de los planetas de baja masa.

En planetas con baja masa y gran radio, suficiente energía interna o alta temperatura pueden impulsar el escape atmosférico. Este estudio demostró que utilizando el clásico parámetro de Jeans, una relación entre la energía interna del planeta y la energía potencial, se puede determinar si se produce el escape antes mencionado.

Para los planetas donde la energía interna no puede impulsar el escape atmosférico, Guo Jianheng definió un parámetro de Jeans mejorado introduciendo fuerzas de marea de las estrellas. Con el parámetro Jeans actualizado, se puede distinguir con facilidad y precisión el papel de las fuerzas de marea de la estrella y la radiación ultravioleta extrema en el impulso del escape atmosférico.

Además, este estudio reveló que los planetas con alto potencial gravitacional y baja radiación estelar tienen más probabilidades de experimentar un lento escape atmosférico hidrodinámico; de lo contrario, el planeta sufrirá principalmente un rápido escape de fluidos.

Los hallazgos de este estudio aclaran cómo evoluciona la atmósfera de un planeta con el tiempo, lo cual es importante para explorar la evolución y los orígenes de planetas de baja masa y podría ayudar a comprender mejor la habitabilidad y las historias evolutivas de estos mundos distantes.

Más información: J. H. Guo, Caracterización de los regímenes de escape hidrodinámico de exoplanetas de baja masa, Nature Astronomy (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02269-w

Información de la revista: Astronomía de la naturaleza

Proporcionado por la Academia China de Ciencias