Esopianeti simili alla Terra in risonanza spin-orbita: dinamica climatica, chimica atmosferica tridimensionale e firme osservative.
A sinistra: temperatura superficiale istantanea di Proxima Centauri b con un SOR di 3:2 per (a) il punto substellare a 0° di longitudine e (b) il punto substellare a 180° di longitudine. I vettori del vento orizzontali compaiono di nuovo a P ≈ 250 hPa. DESTRA Densità istantanea della colonna di ozono integrata verticalmente per Proxima Centauri b con un SOR 3:2 per (a) giorno nell’emisfero 0◦ e (b) giorno nell’emisfero 180◦. — Ph.EP astronomico
Gli esopianeti terrestri attorno a stelle di tipo M e K sono obiettivi importanti per la caratterizzazione atmosferica. È probabile che tali pianeti siano limitati all’ordine delle risonanze orbitali (SOR) a seconda della loro eccentricità. Esploriamo l’impatto dei SOR sulla dinamica e sulla chimica dell’atmosfera 3D, utilizzando un modello clima-chimico accoppiato in 3D per simulare Proxima Centauri b in SOR 1:1 e 3:2.
Per un SOR 1:1, Proxima Centauri b si trova nel regime di circolazione del segmento del Reno con gradienti zonali dominanti (temperatura superficiale media globale 229 K). Una stella eccentrica SOR 3:2 riscalda Proxima Centauri b a 262 K con gradienti in direzione longitudinale. Mostriamo come la complessa interazione tra radiazione stellare, orbita, circolazione atmosferica e (foto)chimica determina la distribuzione dell’ozono 3D.
Le variazioni spaziali nella densità delle colonne di ozono sono coerenti con la distribuzione della temperatura e sono guidate da meccanismi di circolazione stratosferica. Proxima Centauri b con SOR 3:2 mostra un’ulteriore variabilità atmosferica, inclusi cicli diurni e notturni del vapore acqueo dal +55% al -34%, densità della colonna di ozono (±5,2%) e cicli del vapore acqueo peristrone-apoastron del +17% al -10%.
Gli spettri di emissione sintetica dell’ampio intervallo spettrale dell’interferometro esoplanetario fluttuano fino a 36 ppm con un angolo di fase orbitale SOR 1: 1 a causa dell’asimmetria spaziale e temporale 3D.
L’atmosfera omogenea di SOR 3:2 si traduce in spettri di emissione relativamente stabili e fornisce discriminazione osservativa da SOR 1:1. Il nostro lavoro sottolinea l’importanza di comprendere la natura 3D delle atmosfere esoplanetarie e le variazioni spettrali associate per determinare l’abitabilità e interpretare gli spettri atmosferici.
Marek Bram, Paul I. Palmer, Leanne Dessen, Nathan J. Mayne, James Manners, Sarah Roheimer
Commenti: 31 pagine, 19 figure, riviste e ripresentate al Journal of Planetary Science
Argomenti: Astrofisica terrestre e planetaria (astro-ph.EP)
Citare come: arXiv:2410.19108 [astro-ph.EP] (Oppure arXiv:2410.19108v1 [astro-ph.EP] per questa versione)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2410.19108
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Data di invio
Autore: Marek Bram
[v1] Giovedì 24 ottobre 2024, 19:21:00 UTC (7588 KB)
https://arxiv.org/abs/2410.19108
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