Астронавты: Кислород в звездах расскажет об атмосфере планет

Американские астрофизики намерены изучать атмосферы далеких планет по долям кислорода, находящегося в их газовой оболочке.

Кислород является третьим по распространенности химическим элементом во Вселенной после водорода и гелия. Он является важным компонентом облаков из газа и пыли, из которых формируются новые звезды и планеты.

Атомы нейтрального кислорода дают в спектрах интенсивные линии, которые часто используют для расчетов содержания этого элемента в тех или иных космических объектах методами спектрального анализа. Модели звезд, дающие прогнозные количества кислорода, соответствующие истинным количествам этого элемента внутри звезд, рассчитываемым по интенсивности таких линий, учитывают поле излучения, движение горячего газа звезды и внутреннюю структуру звезды (например, характер изменения температуры и давления вдоль радиуса).

Однако, как выяснилось, разнообразие допущений, принимаемых при этих расчетах, может привести к значительным различиям в прогнозах содержаний кислорода, получаемых на основе различных моделей. Если говорить о гигантских звездах, то расчетные содержания кислорода в них могут различаться между собой в некоторых случаях до 15 раз.

В новом исследовании астрономы Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра Андреа Дюпри, Юджин Авретт и Боб Куруц делают попытку разрешить эту фундаментальную проблему при помощи компьютерного кода под названием PANDORA, созданного Авреттом для звездных атмосфер. В частности, в эту модель включены эффекты внешней атмосферы гигантских звезд, которые обычно не учитываются в других моделях.

Более того, в этой модели уровень возбуждения атомов кислорода (и интенсивности соответствующих линий) не привязан к локальной температуре. Это ограничение, часто используемое в ранних моделях для упрощения расчетов, не позволяет адекватно включить в расчет более сложные ситуации (например, горячую атмосферу), пишут ученые.

Одно из применений этой новой модели состоит в том, что с ее помощью можно уточнить количества кислорода, присутствующего в околозвездных туманностях, из которых формируются экзопланеты.