Efecto de la pérdida de atmósfera de Júpiter caliente/tibio en la zona habitable

Supongamos un sistema solar:

  • Una estrella de la secuencia principal similar al Sol. G2V más o menos.
  • Un HJ de Júpiter Caliente/Cálido con un eje semi-mayor entre 0.5 AU y 0.0001 AU.
  • Un planeta EL similar a la Tierra con un semieje mayor en algún lugar alrededor de 1 UA, con una magnetosfera, composición y cantidad de agua comparable a la Tierra. La vida/civilización debería existir de alguna manera, aunque se desconoce el nivel tecnológico exacto.
  • Los ángulos de inclinación de sus órbitas están separados por un par de grados.

Según esta y una multitud de otras fuentes, los Júpiter Calientes tienden a perder su atmósfera debido a su proximidad a su sol. De manera similar a la cola de un cometa, esperaría que el viento solar empujara esa atmósfera desde HJ; probablemente también dispersaría algunos con la distancia.

  • ¿Esta atmósfera dispersa del HJ tendría algún efecto en el EL?
  • Si hay un efecto, ¿dónde a lo largo de la órbita de EL hay un efecto? ¿Pasaría a lo largo de toda la órbita, por la dispersión? ¿Ocurriría solo cuando el EL cruza un nodo de tránsito? O solo cuando hay un tránsito (o cuando el EL pasa por el nodo de tránsito un par de días después que el HJ, ya que las partículas de la atmósfera tardan en pasar de una órbita a la otra)
  • ¿La atmósfera dispersa en el espacio sería visible desde EL, o es probable que sea demasiado delgada?
  • Si la atmósfera dispersa tiene un efecto en EL, ¿tendría eso algún impacto en la vida en EL? ¿Tecnología, por ejemplo, radios?

(Aunque esta pregunta está etiquetada [basada en la ciencia], las citas/matemáticas serían geniales)

Realmente no puedo contribuir a la pregunta, pero me gustaría señalar que tener un gigante gaseoso tan cerca no favorece la estabilidad de la órbita del planeta similar a la Tierra a corto plazo, sin importar la pérdida atmosférica.
Un buen punto, aunque también está en mi lista para ejecutar algunas simulaciones. A veces me ha sorprendido lo que termina siendo estable. Por ahora, supongamos que las masas y las distancias son tales que tenemos un sistema razonablemente estable, al menos durante un par de miles de años.
Después de ejecutar algunas simulaciones en Rebote con una masa de Júpiter de aproximadamente 0,5 AU y una masa de la Tierra de aproximadamente 1 AU, el sistema parece razonablemente estable, aunque la inclinación del EL varía en el transcurso de miles de años, impulsado por el HJ. Esto es lo suficientemente estable para la colonización, al menos.
¿Cuál es la tasa de pérdida de masa del Júpiter caliente? Eso haría una gran diferencia.
@cometaryorbit Según el resumen del artículo vinculado, "Restringimos la tasa de escape del hidrógeno atómico entre 10^9 y 10^{11} g/s"

Respuestas (1)

Como ha dicho, el documento que citó da la tasa de pérdida de masa atmosférica como aproximadamente METRO ˙ = 10 9 - 10 11  g/s = 10 6 - 10 8  kg/s de hidrogeno Podemos convertir esto en flujo másico como

F metro ( r ) = METRO ˙ 2 π r 2
una distancia r del Júpiter caliente porque la pérdida atmosférica no será isótropa, sino sólo lejos de la estrella (de lo contrario, el denominador sería 4 π r 2 ). 1 Tenga en cuenta, sin embargo, que esto podría ser mucho menor si la estrella está entre el caliente Júpiter y el planeta similar a la Tierra.

Suponga que la órbita del Júpiter caliente está en el extremo más alejado de su rango, ∼ 0.5  Australia . Entonces, en el acercamiento más cercano, podría ser 1  Australia − 0.5  Australia = 0.5  Australia del planeta similar a la Tierra, a una distancia de 7.48 × 10 10  metro . Por lo tanto, encontramos el flujo en 0.5  Australia ser

F metro ( 0.5  Australia ) = 10 6 - 10 8  kg/s 2 π ( 7.48 × 10 10  metro ) 2 = 7.1 × 10 − dieciséis - 7.1 × 10 − 18  kg − 1  metro − 2
El radio de este planeta es aproximadamente el de la Tierra, 6.37 × 10 6  metro . Por lo tanto, el área de la superficie de la Tierra frente al Júpiter caliente en su máxima aproximación es
A = 1 2 Área de superficie = 1 2 4 π R ⊕ 2 = 2.55 × 10 14  metro 2
Esto significa que, en su máxima aproximación, la masa de la Tierra podría cambiar de masa aproximadamente
METRO ˙ ⊕ = F metro ( 0.5  Australia ) × A = 1.81 × 10 − 3 - 1.81 × 10 − 1  kg/s ≃ 1 - 100  g/s
Eso no es insignificante, pero tenga cuidado: esto solo es aplicable cuando el Júpiter caliente está muy cerca del planeta similar a la Tierra, y se supone que el Júpiter caliente tiene un semieje mayor muy grande. Es mucho más probable que el flujo sea menor.

En resumen, el flujo probablemente será muy pequeño, incluso en el punto más cercano entre los dos planetas.

Una nota al pie sobre la geometría

1 Entonces, esa expresión es un poco inexacta. En realidad, la geometría de la masa expulsada parecerá una especie de penacho, formado por fuerzas hidrodinámicas y gravitatorias. Gliese 436b , un caso extremo, sufre altas tasas de pérdida de masa que hacen que se elimine una nube de hidrógeno. Ehrenreich et al. (2015) modelaron el sistema en detalle:

ingrese la descripción de la imagen aquí
Figura 3, Ehrenreich et al. (2015).

ingrese la descripción de la imagen aquí
Figura 4, Ehrenreich et al. (2015).

De hecho, esto debería cambiar el flujo, aunque probablemente no en una cantidad sustancial; se cae bastante rápido. Creo que mis estimaciones originales de orden de magnitud son válidas.

¿Qué efecto habría en los cinturones de radiación alrededor de dicho planeta similar a la Tierra?
@JoeKissling No estoy seguro. Supongo que dependería de la fuerza del viento estelar.
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