Planetary Habitability and Stellar Activity

Contents......Page 10
Preface......Page 6
List of Figures......Page 16
List of Tables......Page 26
1.1.1 The planets......Page 28
1.1.2 Moons......Page 30
1.1.3 Dwarf planets......Page 33
1.1.4 Asteroids and belts......Page 34
1.1.5 The heliosphere......Page 36
1.2.1 Orbits......Page 37
1.2.2 Mass......Page 39
1.2.3 Size......Page 40
1.2.4 Rotation......Page 41
1.2.5 Temperature......Page 43
1.3.1 Magnetic fields......Page 46
1.3.2 Geodynamo......Page 48
1.3.3 Shielding effects......Page 52
1.4.1 Basic parameters describing an atmosphere......Page 53
1.4.2 Atmospheric escape......Page 55
1.4.3 Atmospheres of solar system planets......Page 57
1.4.4 Space weather......Page 58
1.4.5 Evolution of planetary atmospheres......Page 59
1.4.6 Venus and Mars: Influence from long-term solarevolution......Page 61
2.1.1 Solar radius and mass......Page 64
2.1.3 The solar spectrum......Page 65
2.1.4 Solar luminosity, solar constant......Page 66
2.2.2 Nuclear fusion......Page 67
2.2.3 Radiative and convection zone......Page 68
2.2.4 The solar atmosphere......Page 72
2.3.1 Sunspots......Page 75
2.3.2 Faculae......Page 78
2.3.4 Spicules......Page 79
2.3.5 Flares......Page 80
2.3.6 Coronal mass ejections (CMEs)......Page 82
2.3.7 Coronal holes, solar wind......Page 83
2.3.8 The solar dynamo......Page 85
2.3.9 Magnetic reconnection......Page 87
2.4.1 Definition of space weather......Page 88
2.4.2 Examples of space weather effects in space......Page 89
2.4.3 Space weather and telecommunication......Page 90
2.4.4 Examples of space weather events on Earth......Page 91
3.1.1 Transits......Page 94
3.1.2 COROT and Kepler......Page 96
3.1.3 Microlensing......Page 97
3.1.4 Direct observations......Page 99
3.1.5 Pulsar timing......Page 101
3.1.6 Radial velocities......Page 102
3.1.7 Astrometry......Page 104
3.2.1 Hot Jupiters......Page 108
3.2.2 Neptunian-like exoplanets......Page 109
3.2.4 Earth-like exoplanets......Page 112
3.2.5 Number of planets in the galaxy......Page 117
3.3.1 Atmospheres: Transmission spectroscopy......Page 119
3.3.3 Phase curve......Page 122
3.3.5 Exoplanet densities and composition......Page 123
3.4.1 Stability of planetary orbits......Page 124
3.4.2 Tidal locking......Page 125
3.4.3 Migration of planets......Page 127
4.1.2 Galactic habitable zone (GHZ)......Page 128
4.2 Stars: Energy generation and energy transport......Page 130
4.2.3 Radiative flux, convection......Page 131
4.3.2 The Hertzsprung–Russell diagram......Page 132
4.3.3 Luminosity classes......Page 133
4.3.4 Stellar colors......Page 134
4.4.1 Distribution of stars in the HRD......Page 135
4.4.2 Age of stellar clusters......Page 136
4.4.3 Metallicity......Page 137
4.4.5 Solar-like stars......Page 139
4.4.6 Case study: 18 Sco......Page 140
4.5 Stellar activity and stellar rotation......Page 142
4.5.2 Rotation–activity connection......Page 143
4.5.3 Dynamo number......Page 145
4.6.2 Doppler imaging......Page 146
4.6.3 Zeeman–Doppler imaging......Page 149
4.6.4 Which stars are active?......Page 151
4.6.5 How to measure stellar activity......Page 153
4.6.6 Stellar flares......Page 154
4.6.7 Coronal mass ejections (CMEs)......Page 155
4.7.1 Final stages of stellar evolution......Page 157
4.7.2 Violent phases of stellar evolution......Page 160
4.7.3 Stellar evolution and stellar activity......Page 163
5.1.1 How to define life?......Page 168
5.1.2 Some important inorganic molecules for life......Page 169
5.2.1 Panspermia hypothesis......Page 171
5.2.2 Urey–Miller experiment......Page 173
5.2.3 Black smokers......Page 174
5.2.4 The main stages in the evolution of life on Earth......Page 176
5.3.1 Definition......Page 177
5.3.2 Habitability in the solar system......Page 178
5.3.4 Circumstellar HZ......Page 179
5.3.5 CO2 clouds and volcanic outgassing......Page 181
5.4.1 The faint young Sun problem......Page 182
5.4.2 The evolution of circumstellar habitable zones......Page 184
5.4.3 Circumbinary habitable zones......Page 186
5.5.1 Heating processes......Page 187
5.5.2 Tidal heating: Io......Page 188
5.6.1 Galactic habitable zone......Page 189
5.6.2 The evolving galactic habitable zone......Page 190
5.7.2 Distribution of habitable bodies......Page 192
6.1.1 Stellar winds......Page 194
6.1.2 Stellar flares and CMEs......Page 196
6.2.1 Stars versus planets......Page 199
6.2.2 Detection of exoplanetary atmospheres......Page 200
6.2.3 Photochemistry......Page 203
6.2.4 Greenhouse effect......Page 205
6.3.1 UV radiation and life......Page 207
6.3.2 Solar activity and habitability on Mars......Page 208
6.3.3 The case of Kepler-96b......Page 212
6.3.4 Biosignatures......Page 213
6.4 Post-main sequence stars and planets......Page 215
6.4.1 Post-main sequence evolution and dynamical evolution of planets......Page 216
6.4.2 Solar post-main sequence evolution and habitability on Earth......Page 217
6.4.3 Rapidly rotating giant stars......Page 222
6.5.1 Why study hot Jupiters?......Page 223
6.5.2 Example: HD 189733......Page 224
6.5.3 HD 209458b......Page 225
6.5.4 Close inner planets......Page 226
6.5.5 Exoplanet populations......Page 228
6.6 Exomoons......Page 232
6.6.1 What affects habitability on an exomoon?......Page 233
6.6.3 Atmospheres and magnetic field of exomoons......Page 234
6.6.4 Radiation from plasma......Page 236
6.6.5 Tidal heating of exomoons......Page 237
6.6.6 Hunt for exomoons......Page 238
6.7 Planets with no protection......Page 239
6.7.2 Case study: Mercury and Asteroids......Page 240
Bibliography......Page 242
Index......Page 258