Alkaline Exospheres of Exoplanet Systems: Evaporative Transmission Spectra
流体静力平衡是一个很好的近似的致密层的行星大气，它已被规范地用于解释透射光谱的系外行星。在这里，我们利用高分辨率摄谱仪的能力，探测钠和钾气体的脆弱层，由于其强大的吸收截面。我们提出了一个大气层外大气层退化光学厚和光学薄介质之间，提出了一个问题，流体静力平衡是否是适当的Na I线观测系外行星。为此，我们模拟三个非流体静力学，蒸发，密度分布：（一）逃逸，（二）exomoon，和（iii）环面检查他们的印记上的碱性外逸层传输。通过分析蒸发生长曲线，我们发现$W_{\mathrm{Na D2}} \sim 1- 10$ mA的等效宽度自然地由纯原子Na的蒸发速率$\sim 10^3 - 10^5$ kg/s驱动。为了打破大气和外逸层吸收之间的简并，我们建议，如果线比是$\mathrm{D2/D1} \gtrsim 1.2$的气体是光学薄的平均和大致表示非流体静力学结构的大气/外逸层。我们表明，这是在热中子源WASP-49 b和HD 189733 b的Na I观测的情况下，也模拟他们的K I光谱。最后，由于在超热彗星上探测到大量的金属，我们认为WASP-76 b和WASP-121 b的环形大气与目前的Na I数据是一致的。
2020-08-10 astro-ph.EP
Influence of upstream solar wind on thermospheric flows at Jupiter
木星的磁层和电离层的耦合在产生极光发射方面起着至关重要的作用。这些辐射的强度取决于木星高纬度热层和行星磁盘内旋转流的速度差异。利用一个方位对称的全球环流模式，模拟了上游太阳风条件对大气流动能量和方向的影响。为了模拟上游太阳风中动态压力变化的影响，我们计算了三个磁场剖面，分别代表压缩、平均和膨胀的“中间”磁层。然后，这些配置文件被用来解决磁层中的等离子体的角速度。这个角速度决定了在电离层和磁层之间流动的电流的强度。我们研究的影响，在目前的系统对全球的风和能量输入木星热层内的变化。我们发现，焦耳热和离子阻力消耗的功率从我们的压缩到扩展模型分别增加了约190%和约185%。我们研究了外部边界条件对我们模型的影响，发现通过减少磁盘外缘的径向电流，我们也限制了热层向该区域传输角动量的能力。
2011-08-26 astro-ph.EP
Reconciling the dawn-dusk asymmetry in Mercury's exosphere with the micrometeoroid impact directionality
结合动力学模型的尘埃从木星家族彗星和哈雷型彗星，我们表明，在水星的尘埃/流星体环境的季节性变化是负责生产黎明黄昏不对称的信使号航天器观测到的水星的外逸层。我们最近根据地面和空间测量结果校准的最新模型提供了前所未有的统计数据，使我们能够研究撞击水星表面的流星体的纵向和横向分布。我们预测，微流星体的影响蒸发源，预计将在水星的表面上进行显着的运动，在水星的办法远日点和向昼面时，地球正在接近太阳。
2017-06-14 astro-ph.EP
Detection of the hydrogen Balmer lines in the ultra-hot Jupiter WASP-33b
超热彗星（UHJ）是一种受到高度辐射的巨大系外行星，具有极高的昼侧温度，导致大多数分子物质的热分解。预计中性氢原子是超高温超导体高层大气中的主要物质之一。中性氢已被发现在几个UHJ通过观察其巴耳末线吸收。在这里，我们报告了四个超热木星WASP-33 b的过境观测，与CARMENES和HARPS-North摄谱仪进行，并在行星透射光谱中检测到H $α$，H $β$和H $γ$线。四个转变的组合H $α$透射光谱具有0.99 $\pm$ 0.05%的吸收深度，其对应于1.31 $\pm$ 0.01 Rp的有效半径。强H $α$吸收表明该谱线探测的是高空热层。我们进一步使用PAWN模型拟合了三条巴耳末线，假设大气是流体动力学的，并且处于LTE中。我们得到了热层温度$12200^{+1300}_{-1000}$ K和质量损失率${\rm \dot{M}}=10^{11.8^{+0.6}_{-0.5}}$ g/s。检索的大质量损失率是兼容的“巴耳末驱动”大气逃逸的情况下，在近紫外线的恒星巴耳末连续辐射基本上被激发的氢原子在行星热层吸收。
2020-11-16 astro-ph.EP
Radiative braking in the extended exosphere of GJ436b
最近对温暖的海王星GJ 436 b周围的巨大外逸层的探测为近距离行星的蒸发提供了新的线索，揭示了适度辐照的低质量系外行星可以成为研究这种机制及其对系外行星种群影响的特殊目标。在GJ 436的Lyman- $α$线上进行了三次不同时期的HST/STIS观测，显示出具有大深度和延长持续时间的可重复凌日。在这里，我们研究了恒星辐射压力对散逸层结构及其透射谱的作用。我们发现，中性氢原子在GJ 436 b的散逸层不被冲走的辐射压力所示的情况下，蒸发热蒸发。相反，来自M矮星的低辐射压力只是阻止了逃逸的氢向恒星的引力下降，并允许其在行星周围的大体积内分散，产生的径向速度高达约-120 km/s $^{-1}$，与观测结果相符。我们用蒸发系外行星程序（EVE）进行了数值模拟，研究了逃逸率、行星风速和恒星光电离的影响。虽然这些参数有助于塑造外逸层，并产生与观测基本一致的模拟结果，但在不同时期观测到的光谱显示出特定的时变特征，需要额外的物理学。
2015-08-26 astro-ph.EP
Transmission spectroscopy of the ultra-hot Jupiter MASCARA-4 b: Disentangling the hydrostatic and exospheric regimes of ultra-hot Jupiters
超高温大气层（UHJ）呈现出最热的行星大气，为高分辨率光谱学提供了详细表征的绝佳机会。MASCARA-4 b是最近发现的一颗属于这一类别的近距离气体巨星。为了精确系统和行星参数，我们在瑞士1.2米欧拉望远镜上用CORALIE摄谱仪和EulerCam进行了径向速度测量和凌日光度测量。我们在ESO的甚大望远镜上用高分辨率光谱仪ESSTO观测了MASCARA-4 b的两次凌日。我们通过单个吸收线和互相关技术搜索原子、离子和分子物种。这些结果进行了比较，以文献研究UHJ的特点。通过CORALIE和EulerCam的观测，我们更新了MASCARA-4 b的质量（1.675 +/- 0.241木星质量）以及其他系统和行星参数。在ESTERO观测得到的透射光谱中，我们通过H $α$、H $β$、Na D1 & D2、Ca+ H & K以及Mg、Fe和Fe+的一些强个别谱线解决了过量吸收。对Mg、Ca、Cr、Fe和Fe+的相关检测进行了研究。Fe+的吸收强度大大超过了流体静力学大气模型的预测，这在其他UHJ中很常见。我们将此归因于Fe+的存在下，由于流体动力外流的外逸层。Fe+的吸收强度与H $α$线的正相关性进一步支持了这一点。通过比较UHJ种群中不同物种的传输特征，我们可以从强辐照大气的外球面（H $α$和Fe+探测）中解开流体静力学机制（通过Mg和Fe的吸收进行追踪）。
2022-08-24 astro-ph.EP
On the orbital variability of Ganymede's atmosphere
木卫三的大气层是由太阳和木星等离子体与其表面的辐射相互作用产生的。溅射和热脱附的分子在我们的外球面全球模型（EGM），一个3-D的并行碰撞模型跟踪。开发该程序的目的是重建与太阳光子通量和磁层和（或）太阳风等离子体相互作用的行星体的高层大气/外逸层的形成。在这里，我们描述的空间分布的H $_2$ O和O $_2$组成部分的木卫三的大气，以及它们的时间变化沿木卫三的旋转木星。特别是，我们表明，木卫三的O $_2$大气的特点是木卫三的旋转周期的顺序与木星的重力是一个重要的驱动程序的空间分布的最重的外逸层组件的时间尺度。来源和木星引力都需要解释观测到的极光发射的一些特征。作为一个例子，O $_2$外逸层应该在赤道达到峰值，而系统最大值则在黄昏赤道终止点。H $_2$ O散逸层的溅射率应该是最大的领先半球，因为开/闭场线边界的形状，并显示一些显着的变化与经度。
2018-04-27 astro-ph.EP
Investigation of the upper atmosphere in ultra-hot Jupiter WASP-76 b with high-resolution spectroscopy
碱金属谱线是了解系外行星大气层最重要的关键不透明度来源之一，因为Na I共振双峰被认为是低辐射的原因，因为碱金属的宽线翼几乎吸收了所有的恒星辐射。Na吸收线的高分辨率透射光谱可以用来研究热彗星的热层温度，它是由恒星X射线和极紫外辐射增加。我们应用高分辨率透射光谱仪的超热木星WASP-76 b与高色散光谱仪（HDS）的斯巴鲁8.2米望远镜。我们报告了强Na-D过量吸收的检测，线对比度为0.42 $\pm$ 0.03%（D1，5895.92 Ω）和0.38 $\pm$ 0.04%（D2，5889.95 Ω），FWHM为1.63 $\pm$ 0.13 Ω（D1）和1.87 $\pm$ 0.22 Ω（D2），和（7.29 $\pm$ 1.43）$\times$ 10 $^{-3}$ β（D1）和（7.56 $\pm$ 2.38）$\times$ 10 $^{-3}$ β（D2）的EW。这些结果表明，Na-D吸收谱线比以前的工作更浅更宽，而在同一通带内的吸收信号与以前的工作一致。我们得出的最佳拟合等温温度为3700 K（无旋转）和4200 K（旋转）。这些结果表明存在热层的可能性，因为导出的大气温度高于平衡温度（$\sim$ 2160 K）。
2021-12-05 astro-ph.EP
Molecular formation along the atmospheric mass loss of HD 209458 b and similar Hot Jupiters
沿着热彗星质量损失的化学过程通常被认为是简单的，主要由原子组成，被来自其宿主恒星的强烈辐射场阻止形成更复杂的物质。为了探测低温区（T < 2000 K），我们建立了HD 209458 b大气质量损失的一维化学和光化学反应模型，包括碳链和含氧链的56种物质，通过566个反应相互作用。模拟结果表明，简单的分子，如OH+，H2O+和H3O+的内部形成的区域，考虑到残留的H2生存在外逸层，最近的观测工作表明的可能性。这些分子的形成和破坏的径向距离小于10^7 km，但估计的OH+（一种潜在的H2示踪剂）的积分柱密度足够高，可以进行检测，一旦实现，将表明对热彗星高层大气的化学模型进行了修订。对于低密度的热彗星来说，它们从母星接收到的XUV辐射强度低于HD 209458 b，可以想象它们的分子种类可能会形成更高的总柱密度。
2016-01-05 astro-ph.EP
Exoplanet Aeronomy: A Case Study of WASP-69b's Variable Thermosphere
本研究通过WASP-69b的亚稳态HeI凌星观测和XUV数据，发现其热层吸收随时间变化与恒星活动周期相关，展示了多历元多波长观测在揭示系外行星大气与恒星相互作用中的价值。
2024-05-29 astro-ph.EP
The CH$_4$ abundance in Jupiter's upper atmosphere
碳氢化合物物种，特别是CH $_4$，在木星的平流层-热层边界中起着关键作用，该边界发生在$μ$ -bar压力水平附近。先前对太阳掩星、He和$α$气辉以及ISO/SWS对3.3 $μ$ m附近辐射的测量的分析都推断出甲烷浓度存在显著差异。在这里，我们的目标是准确地模拟CH $_4$辐射率在3.3 $μ$米ISO/SWS测量通过使用一个全面的非本地热力学平衡模型和最近的碰撞率在实验室测量CH $_4$，以揭示新的光在木星上层大气中的甲烷浓度。这些发射带已被证明在$μ$ -条水平处精确地呈现峰值贡献，因此直接探测感兴趣的区域。我们发现，高CH $_4$浓度是必要的，以解释的数据，与最近的分析相反，和观察有利于CH $_4$碰撞弛豫率的最新实验室测量的下限。我们的研究结果提供了精确的约束木星低层大气的组成和动力学。
2022-03-31 astro-ph.EP
Evaporation of extrasolar planets
本文综述了太阳系外行星蒸发的观测和理论模拟。“热对流层”的观测及其对高层大气（热层和散逸层）的制约。描述了对第一颗凌日系外行星HD 209458 b的早期观测发现，这颗行星有一个逃逸氢的扩展大气层。随后的观测表明，在非常高的海拔存在氧和碳。这些观测结果对大气中的逃逸速率和机制给出了独特的限制。最新的莱曼α HST观测HD 189733 b和MgII观测Wasp-12 b允许首次比较不同环境中不同行星的蒸发。模型来量化逃逸率从测量的掩星深度，和能量图来描述的蒸发状态的热掩星。利用这张图，可以看出很少有像GJ 876 d或CoRot-7 b这样的已知行星可能是前巨行星的残余。
2012-01-23 astro-ph.EP
WASP-12b: A Mass-Losing Extremely Hot Jupiter
WASP-12 b是一颗极热的木星，在一天的轨道上，受到它的F型主恒星的强烈辐射。这颗行星被一个半透明的外逸层所包围，外逸层充满了洛希瓣，并在近紫外线中产生线覆盖吸收。地球正在失去质量。WASP-12系统的另一个不寻常的特性是，从恒星观测到的色球辐射非常低：当考虑到对数$R^{'}_{HK}$色球活动指标时，WASP-12是数千颗恒星中的一个极端异常值。奥卡姆剃刀表明，这两个极其罕见的属性在这个系统中重合，因为它们是因果关系。没有预期的色球发射是由于被弥漫的环绕恒星的气体罩吸收，该气体罩包围着整个行星系，并填充了我们对恒星色球活跃区域的视线。这种环绕恒星的气体罩可能是由WASP-12 b的质量损失提供的。WASP-12 b的轨道离心率很小，但可能不为零。这颗行星是一个等级四重系统的一部分;它目前的轨道与先前的长期动力学演化相一致，导致高度偏心的轨道，然后是潮汐循环。与银河系的行星数量相比，WASP-12 b在$(M_{\rm P}, P)$和$(R_{\rm P}, P)$平面上都位于亚木星沙漠的上边界。确定WASP-12 b的质量损失率将阐明造成亚木星沙漠的机制。
2017-08-02 astro-ph.EP
Mass loss rate and local thermodynamic state of KELT-9 b thermosphere from the hydrogen Balmer series
KELT-9 b是已知最热的系外行星，拥有$T\sim4400$ K，是一个新的行星类别的原型，称为超热彗星。这些系外行星被认为有一个由中性和电离原子物种主导的大气层。特别是在KELT-9 b的高层大气中探测到H $α$和H $β$ Balmer谱线，这表明氢正在填充行星的洛希瓣并从行星中逃逸。在这项工作中，我们检测到$δ$盾牌型恒星脉动（周期$P=7.54\pm0.12$ h），并研究了Rossiter-McLaughlin效应（找到一个自旋轨道角$λ=-85.01^°\pm0.23^°$）之前，在KELT-9 b的光学透射谱中的巴耳末线（H $α$ H $ζ$）。我们的HARPS-N数据显示H $α$对H $δ$的显著吸收。H $α$、H $β$和H $γ$谱线的精确线形使我们能够对热层温度施加约束。此外，KELT-9 b的质量损失率和激发氢人口也受到约束，这要归功于一个新的大气模型进行的检索分析。当大气处于流体动力膨胀和局部热力学平衡（LTE）时，我们得到了热层温度为$T=13200^{+800}_{-720}$ K，质量损失率为$\dot{M}=10^{12.8\pm0.3}$ g s $^{-1}$。由于热层的热层预计不会在LTE，我们探讨了大气结构与非玻尔兹曼平衡的激发氢的人口。我们没有发现强有力的统计证据支持脱离LTE。然而，我们的非LTE方案表明，偏离玻尔兹曼平衡可…
2020-05-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Europa's Lyman-$α$ emissions from HST/STIS observations
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Southwest Research Institute（西南研究所）；University of Texas at San Antonio（圣安东尼奥得克萨斯大学）；Institute of Geophysics and Meteorology, University of Cologne（科隆大学地球物理学与气象学研究所）；Department of Earth and Planetary Sciences, The Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学地球与行星科学系）；Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院空间研究所）；SETI Institute（搜寻地外文明研究所）；Department of Earth and Planetary Sciences, University of California Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校地球与行星科学系）；American University（美国大学）；Central Arizona College（亚利桑那中央学院）
本文通过HST/STIS观测木卫一的里曼-α发射，分析其氢稀薄层性质，发现其温度约为1000K，并推断出氢柱密度和源率。
2026-04-22 astro-ph.EP physics.space-ph
A hydrodynamic study of the escape of metal species and excited hydrogen from the atmosphere of the hot Jupiter WASP-121b
本研究扩展一维高层大气流体动力学逃逸模型并耦合Ly$α$蒙特卡罗辐射传输，模拟热木星WASP-121b的金属物种与激发态氢，证明多吸收线分析可更强约束大气性质，且洛希瓣溢出驱动的高质量损失率对解释谱线展宽至关重要。
2023-04-14 astro-ph.EP
Temperature-Pressure Profile of the hot Jupiter HD 189733b from HST Sodium Observations: Detection of Upper Atmospheric Heating
我们目前的热木星HD 189733 b的透射光谱所采取的空间望远镜成像光谱仪搭载HST。光谱覆盖波长范围5808-6380 nm，分辨率R=5000。我们在5 Ang波段（吸收深度0.09 +/- 0.01%）内以9 sigma置信水平检测系外行星大气中NaI双峰的吸收，并使用这些数据测量双峰的光谱吸收曲线。我们只能探测到双峰的窄核。这一特征的狭窄可能是由于不明成分的高海拔薄雾或明显的太阳下NaI丰度将线翼隐藏在H2瑞利特征之下。我们比较了5.5标度高度的光谱吸收剖面与模型光谱吸收剖面，并限制了不同大气区域的温度，使我们能够构建垂直温度剖面。我们确定了两个温度制度，一个1280 +/- 240 K的区域来自NaI双线翼对应的高度低于~ 500公里，和一个2800 +/- 400 K的区域来自NaI双线核心对应的高度从~ 500-4000公里。零高度由白光半径Rp/Rstar=0.15628 +/- 0.00009定义。温度随海拔升高而升高，这可能是热层存在的证据。绝对压强尺度取决于产生瑞利特征的物质及其丰度。我们讨论了一个合理的情况下，这种物种，高海拔硅酸盐烟雾，以及大气的温度-压力曲线的结果。在这种情况下，HD 189733 b的高海拔温度升高发生在10^-5至10^-8 bar的压力下。
2012-02-21 astro-ph.EP
Non-detection of Helium in the Hot Jupiter WASP-48b
本研究针对热木星WASP-48b开展氦吸收透射光谱探测，未获得显著信号，结合模型与现有样本分析发现氦吸收与恒星活动指数相关性离散，提示存在其他影响参数。
2023-05-04 astro-ph.EP
Into the Storm: Diving into the winds of the ultra hot Jupiter WASP-76 b with HARPS and ESPRESSO
尽管在描述系外行星大气的组成和结构方面取得了迅速的进展，但对大气动力学的研究却没有以同样的速度发展。虽然已经建立了理论模型来描述大气层的低层和不相连的外逸层，但对热层以下的中间层知之甚少。以WASP-76~b为例，我们的目标是提供一个更清晰的超热气体巨星（高辐射气体巨星）的大气动力学图像。我们联合分析了两个数据集，获得了HARPS和ESTERO光谱仪，解释解决行星钠双峰。然后，我们应用了更新版本的MERC代码，增加了行星旋转，也提供了可能性，以模拟风模式的纬度依赖性。我们检索最高的贝叶斯证据等温大气，解释为平均温度$3389\pm227$ K，一个均匀的白天到晚上的侧风$5.5^{+1.4}_{-2.0}\,$公里/秒的低层大气中的垂直风在高层大气中的$22.7^{+4.9}_{-4.1}\,$公里/秒，切换大气风模式在$10^{-3}$巴以上的参考表面压力（$10$巴）。我们对WASP-76~b的研究结果与以前对WASP-76~b低层大气动力学和其它超高温彗星的研究结果是一致的。他们强调了在全球环流模型研究所探测的层之上的中间大气中垂直风的必要性，以解释这个星球上钠双线的线加宽。这项工作证明了利用解析的谱线形状在观测上限制系外行星大气中可能的风模式的能力，这是未来更复杂的3D大气模型的宝贵投入。
2021-07-20 astro-ph.EP
A CRIRES-search for H3+ emission from the hot Jupiter atmosphere of HD 209458 b
靠近太阳系外的巨行星预计会通过产生近红外（NIR）的H3+发射来冷却它们的热层，但模拟预测的H3+发射强度与结果强度相差几个数量级。我们希望在甚大望远镜（VLT）上用CRIRES测试H3+发射的可观测性，为近红外光谱中的行星大气线提供足够的光谱分辨率。我们使用HD 209458 b在其过境行星HD 209458 b的二次日食期间和之后获得的光谱，在L`波段搜索行星H3+发射的特征。我们在包含恒星和可能的行星的组合光的光谱中搜索H3+发射特征。与凌日行星的星历表上的信息，我们得出的径向速度在观测和搜索的排放在预期的线位置和搜索行星信号，并使用移位和添加技术结合后秒的所有观测到的光谱。eclipse来计算排放上限。我们在包含HD 209458和行星b的组合光的光谱中没有发现大气H3+发射的特征。我们计算出3953.0 nm处的H ~（3+）谱线的发射极限（Q（1，0））为8.32 E18 W，3985.5 nm处的谱线的发射极限（Q（3，0））为5.34 E18 W。将我们的发射极限与理论预测进行比较表明，我们缺乏1到3个量级的灵敏度来测量目标物体中的H3+发射。我们表明，在更有利的天气条件下，数据质量可以显着提高，接近地球的恒星-行星系统达到5 E16 W。我们估计，将探测极限降低到1 E15 W将有可能与未来的仪器，例如，E-ELT地面观测。
2016-04-04 astro-ph.EP
Hot Exoplanet Atmospheres Resolved with Transit Spectroscopy (HEARTS) III. Atmospheric structure of the misaligned ultra-hot Jupiter WASP-121b
超高温超导体为扩展我们关于动力学演化和极端辐照大气特性的理论提供了有趣的前景。在这种情况下，我们提出了新的光学光谱的过境超热木星WASP-121 b的分析。我们首先对WASP-121 b的轨道性质进行了改进，它位于一个近极轨道上，（旋转度$ψ^{\rm North}$ =88.1 $\pm$ 0.25 $^{\circ}$或$ψ^{\rm South}$ =91.11 $\pm$ 0.20 $^{\circ}$）轨道，并排除其快速旋转的高微分旋转（P $<$ 1.13天），高度倾斜（$i_\mathrm{\star}^{\rm North}$ =8.1 $\stackrel{+3.0}{_{-2.6}}^{\circ}$或$i_\mathrm{\star}^{\rm South}$ =171.9 $\stackrel{+2.5}{_{-3.4}}^{\circ}$）恒星。然后，我们提出了一种新的方法，利用重新加载的Rossiter-McLaughlin技术分离的行星大气和恒星表面的光谱沿过境弦的贡献。它在WASP-121 b的HARPS过境光谱中的应用揭示了行星大气边缘金属（可能是原子铁）的吸收特征。信号的宽度（14.3 $\pm$ 1.2 km/s）可以通过潮汐锁定行星的旋转来解释。它的蓝移（-5.2 $\pm$ 0.5 km/s）可以追踪从昼侧到夜侧的强风，或者行星热层的各向异…
2020-01-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Understanding the atmospheric properties and chemical composition of the ultra-hot Jupiter HAT-P-7b: III. Changing ionisation and the emergence of an ionosphere
超高温类地行星是迄今为止发现的最热的近距离系外行星，并为探索一个物体上的热和冷化学提供了独特的可能性。潮汐锁定的超热木星HAT-P-7 b的昼夜温差约为2500 K，将云的形成限制在夜侧，并将有效的电离限制在日侧。两者都有不同的观测特征。我们分析等离子体和磁过程中的超热木星HAT-P-7 b的大气中，调查热电离层的形成和磁耦合的大气气体作为扩展外逸层的基础的可能性。我们显示哪些离子和原子可以被用作光谱示踪剂，如果和闪电的条件可能发生在云的HAT-P-7 B，评估特征等离子体和磁耦合参数，和LTE辐射转移解决电离的气相。整个HAT-P-7 b大气层的电离在白天和黑夜之间变化很大。昼侧有高水平的热电离和远距离电磁相互作用主导的动力学电子中性相互作用，这表明白天和黑夜的磁耦合的差异。K+、Na+、Li+、Ca+和Al+比它们在向阳面的原子对应物更丰富。对于HAT-P-7 b的所有大气层区域，磁耦合电子的最小磁通量密度为B<0.5G。HAT-P-7 b的向阳面有一个延伸到大气层深处的不对称电离层，而其阴面则没有热驱动电离层。相应的不对称性在终止子处印在离子/中性组合物中。在HAT-P-7 b上，当当地温度> 5000 K时，Ca+ H&K线可直接追踪电离层。整个大气层可能耦合到一个全球性的大规模磁场，闪电可能发生在夜面。
2021-01-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Atmospheric Escape Rates from Mars - If it Orbited an Old M-Dwarf Star
Laboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室）；Department of Astrophysical and Planetary Sciences, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校天体物理学与行星科学系）；Lowell Center for Space Science and Technology, University of Massachusetts Lowell（马萨诸塞大学洛厄尔分校洛厄尔空间科学与技术中心）；Department of Physics and Astronomy, University of Kansas（堪萨斯大学物理与天文系）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；LATMOS/CNRS, Sorbonne University（索邦大学LATMOS/法国国家科学研究中心）；Department of Earth, Planetary, and Space Sciences, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校地球、行星与空间科学系）；Department of Physics, College of Science, Rikkyo University（立教大学理学院物理系）；Faculty of Environment and Information Studies, Keio University（庆应义塾大学环境信息学部）
研究估算类火星行星围绕老红矮星巴纳德星运行时，大气逃逸率主要由热过程主导，比现今火星高2-5个数量级，表明其无法长期保留大气。
2026-03-12 astro-ph.EP
Characterization of exoplanetary atmospheres with SLOPpy
透射光谱学是推断凌日行星高层大气中主要不透明度来源以及限制热层和未束缚外逸层组成的最富有成效的技术之一。没有能够自动提取高分辨率透射光谱的公共工具会造成科学结果的可重复性问题。因此，很难比较不同研究小组获得的结果，也很难对系外行星大气进行均匀的定性。在这项工作中，我们提出了一个标准的，公开的，用户友好的工具，命名为SLOPpy（谱线行星与Python），自动提取和分析的光学透射光谱的系外行星尽可能准确。SLOPpy首先执行几个数据简化步骤，以校正天空发射，大气色散，大地特征和星际线的存在，中心到边缘变化和Rossiter McLaughlin效应的输入光谱，从而使其成为最先进的工具。该流水线已成功地应用于HARPS和HARPS-N数据的理想目标的大气特征。首先评估代码的性能，并验证其适用性，在这里，我们提出了一个比较从以前的其他作品HD 189733 b，WASP-76 b，WASP-127 b和KELT-20 b的分析结果。将我们的结果与分析相同数据集的其他作品进行比较，我们得出结论，该工具在大多数情况下在1 $σ$内给出与已发表结果一致的结果，同时使用SLOPpy提取具有相似或更高统计显著性的行星信号。
2022-08-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
MOVES III. Simultaneous X-ray and ultraviolet observations unveiling the variable environment of the hot Jupiter HD 189733b
在MOVES（多波长观测eVaporating Exoplanet及其恒星）计划的第三篇论文中，我们将哈勃太空望远镜的远紫外观测与XMM-牛顿/斯威夫特X射线观测相结合，以测量HD 189733在各种FUV谱线中的发射及其软X射线光谱。基于这些测量，我们将星际介质朝向HD 189733，并推导出该恒星的半合成XUV光谱，用于研究其高能辐射在五个不同时期的演化。观测到HD 189733的两个耀斑，但我们认为其光谱能量分布的长期变化对HD 189733 b的环境具有最重要的影响。日冕和风活动的减少可能有利于在行星前方的弓形激波中形成密集的Si $^{2+}$原子群，这是前两个时期测量的过境前和过境吸收的原因。在第二，第三和第五个时代，这可能是由于扩展的行星热层和恒星风质子通过与行星外逸层的电荷交换被中和的尾部，在莱曼- $α$线检测到过境吸收签名。我们建议，在行星的X射线照射的增加，并减少其EUV照射导致中性氢的光电离率较低，有利于检测这些签名，通过维持较高密度的H $^{0}$原子在高层大气中，并提高与恒星风的电荷交换。在最后一个纪元，更深和更广的吸收特征表明这颗行星进入了一个不同的蒸发状态，为恒星活动和行星环境结构之间的联系提供了线索。
2020-01-31 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Atmospheres of Solar System Moons and Pluto
该研究将太阳系大气层分为四类，综述了木卫一、土卫六、海卫一、冥王星等小天体碰撞大气层的特征与物理化学机制，明确了表面冰液、霾层和宿主行星空间环境的关键作用。
2024-10-06 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.space-ph
The Hot and Energetic Universe: Solar system and exoplanets
Athena+的高分辨率非色散光谱和前所未有的灵敏度将彻底改变太阳系观测：通过电荷交换产生木星X射线极光的离子的起源将最终确定，以及它们的动力学，为它们的加速机制提供线索。土星上的X射线极光将被探索到目前地球上的天文台无法达到的深度。Athena+的X射线积分场单元将绘制火星膨胀的外逸层，该外逸层在不同的太阳风条件下和不同季节具有丰富的太阳风电荷交换谱线;将火星的X射线发射与其大气损失联系起来也将对系外行星大气的研究产生重大影响。彗星彗发是壮观的X射线源，具有极丰富的谱线，其谱图将探测距太阳不同距离处的太阳风组成和速度。Athena+还将为系外行星天体物理学做出独特的贡献。雅典娜+将率先研究热彗星行星轨道期间的进入/日食/出口效应，并将在更广泛的行星系统样本中确认/改进星-行星相互作用（SPI）的证据。最后，Athena+将大大提高对系外行星X射线入射辐射的认识，这是了解大气质量损失以及行星大气化学和物理演变影响的关键因素，特别是在年轻系统的情况下。
2013-06-10 astro-ph.EP astro-ph.HE
Time-resolved rotational velocities in the upper atmosphere of WASP-33 b
虽然在了解热行星大气的结构和组成方面取得了稳步的经验性进展，但对速度特征的直接测量，包括风，旋转和喷流，已经落后了。量化热行星的大气动力学对于完全了解其大气层至关重要，这种测量甚至可能揭示其他行星性质，如磁场强度。在这份手稿中，我们提出了在超热木星WASP-33 b的大气中首次检测到巴耳末线H $α$和H $β$。使用大气模型，其中包括大气动力学的影响，我们表明，平均巴耳末线透射谱的形状是一致的旋转速度在行星的热层$v_\text{rot} = 10.1^{+0.8}_{-1.0}$公里的$^{-1}$。我们还测量了一个低意义的白天到黑夜的侧速度转移的$-4.6^{+3.4}_{-3.4}$公里s $^{-1}$的传输频谱，这是自然的全球风在地球上的终结者解释。在一个单独的分析的时间分辨的速度质心的个人传输光谱显示明确的证据旋转，与最佳拟合速度的$10.0^{+2.4}_{-2.0}$公里的$^{-1}$，一致的值$v_\text{rot}$来自平均巴耳末线传输光谱的形状。我们的观测和分析证实了高信噪比、时间分辨透射光谱测量系外行星大气层速度结构的能力。我们测量的大旋转速度和风速突出了对超高温气体巨星稀薄上层大气进行更详细的3D全球气候模拟的必要性。
2021-01-19 astro-ph.EP
