银河宇宙线在M矮星行星系统中的传播
太阳与恒星天体物理
2021-11-17 v1 地球与行星天体物理
高能天体物理现象
摘要
量化到达M矮星周围系外行星的宇宙线通量对于理解它们对系外行星宜居性的可能影响至关重要。在这里，我们研究了银河宇宙线在五颗邻近M矮星（即 GJ 15A、GJ 273、GJ 338B、GJ 411 和 GJ 887）的恒星风（天体球）中传播的情况。我们选择的每颗恒星都有一颗或两颗已探测到的系外行星，并且它们都有通过莱曼α观测约束的恒星风质量损失率。我们的模拟使用了结合的一维磁流体动力学（MHD）阿尔文波驱动恒星风模型和一维宇宙线输运模型。我们发现，GJ 411 和 GJ 887 在其宜居带内的银河宇宙线通量与地球相当。另一方面，GJ 15A、GJ 273 和 GJ 338B 在其宜居带内接收到的银河宇宙线通量较低。我们样本中的所有系外行星，除了 GJ 15A c 和 GJ 411 c，由于轨道更靠近恒星，其银河宇宙线通量显著低于在地球观测到的值。这里发现的通量可进一步用于行星大气的化学建模。最后，我们计算了宜居带行星 GJ 273 b 表面的辐射剂量，假设它拥有类似地球的大气层。该行星接收到的 15 MeV 能量宇宙线通量比在地球观测到的值低 209 倍。然而，对于高能宇宙线（约 GeV），通量差异仅为 2.3 倍，这导致 GJ 273 b 接收到的表面辐射剂量为 0.13 mSv/年（地球表面年剂量的 40%）。
引用
@article{arxiv.2110.13712,
title = {Galactic cosmic ray propagation through M dwarf planetary systems},
author = {A. L. Mesquita and D. Rodgers-Lee and A. A. Vidotto and D. Atri and B. E. Wood},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.13712},
year = {2021}
}
备注
11 pages, 6 figures, accepted for publication in MNRAS