Formation of super-Earths and mini-Neptunes from rings of planetesimals
本研究通过α黏度为4e-3的盘模拟提出,超级地球与迷你海王星分别由雪线内外的星子环经星子和卵石吸积形成,并解释多项系外行星统计特征。
2025-01-06 astro-ph.EP
The NASA-UC Eta-Earth Program: III. A Super-Earth orbiting HD 97658 and a Neptune-mass planet orbiting Gl 785
我们报告发现的行星轨道两个明亮的,附近的早期K矮星,HD 97658和Gl 785。这些行星是由开普勒模型的径向速度测量与NASA-UC埃塔-地球巡天的ERAK-HIRES探测到的。HD 97658 b是一颗近距离的超级地球,最小质量Msini = 8.2 +/- 1.2 M_Earth,轨道周期P = 9.494 +/- 0.005 d,轨道符合圆形。Gl 785 b是一颗质量相当于海王星的行星,其质量为21.6 +/- 2.0 M_Earth,轨道偏心率为0.30 +/- 0.09,P = 74.39 +/- 0.12 d。费尔伯恩天文台的T12 0.8米自动测光望远镜的测光观测显示HD 97658在径向速度周期为0.09毫等时的光度常数,支持行星的存在。
2010-11-01 astro-ph.EP
The First Neptune Analog or Super-Earth with Neptune-like Orbit: MOA-2013-BLG-605Lb
我们发现了第一颗类似海王星的系外行星或具有海王星轨道的超级地球,MOA-2013-BLG-605 Lb。这颗行星的质量类似于海王星或超级地球,它的轨道是$9\sim 14$乘以雪线的预期位置$a_{\rm snow}$,这类似于海王星从太阳分离$ 11\,a_{\rm snow}$。行星/主星的质量比是$q=(3.6\pm0.7)\times 10^{-4}$,用爱因斯坦半径归一化的投影距离是$s=2.39\pm0.05$。有三个退化的物理解决方案,其中两个是由于微透镜视差参数,我们指定的“宽简并”的一种新的类型的简并。这三个模型有:(i)一颗质量为$M_{\rm p}=21_{-7}^{+6} M_{Earth}$的海王星质量行星围绕一颗质量为$M_{\rm h}=0.19_{-0.06}^{+0.05} M_\odot$的低质量M矮星运行,(ii)一颗质量为$M_{\rm p}= 7.9_{-1.2}^{+1.8} M_{Earth}$的迷你海王星围绕一颗质量为$M_{\rm h}=0.068_{-0.011}^{+0.019} M_\odot$的棕矮星运行,(iii)一颗质量为$M_{\rm p}= 3.2_{-0.3}^{+0.5} M_{Earth}$的超级地球围绕一颗质量为$M_{\rm h}=0.025_{-0.004}^{+0.005} M_\odot$的低质量棕矮…
2016-05-12 astro-ph.EP
Habitable Evaporated Cores: Transforming Mini-Neptunes into Super-Earths in the Habitable Zones of M Dwarfs
我们表明,在M矮星的宜居带中的小型气态系外行星(“迷你海王星”)的光蒸发可以从这些行星中去除几个地球质量的氢和氦,并将它们转化为潜在的宜居世界。我们耦合X射线/极紫外(XUV)驱动的逃逸,热演化,潮汐演化和轨道迁移,以探索可能含有这种“可居住的蒸发核”(HEC)的系统类型。我们发现,HEC最有可能形成的行星与$\sim 1 M_\oplus$固体核心与高达约50%的H/He的质量,虽然是否一个给定的迷你海王星形成HEC是高度依赖于早期的XUV演化的主恒星。由于M矮星周围的类地行星是由当地物质的积累而形成的,很可能会形成小而干燥的行星,小的迁移迷你海王星的蒸发可能是这些恒星周围富含挥发物的地球的主要形成机制之一。
2015-01-26 astro-ph.EP
Laboratory Simulations of Haze Formation in the Atmospheres of super-Earths and mini-Neptunes: Particle Color and Size Distribution
超级地球和迷你海王星是约3500颗已确认的系外行星中最丰富的行星类型,预计将呈现出各种各样的大气成分。最近超级地球和迷你海王星的透射光谱已经证明了系外行星在其大气层的高海拔处有薄雾/云层的可能性。然而,这些粒子在系外行星大气中的组成、尺寸分布和光学性质却知之甚少。在这里,我们介绍了在一系列行星大气条件下光化学雾霾形成的实验室研究结果,以及对产生的雾霾颗粒颜色和尺寸的观察结果。我们发现,大气温度和金属含量强烈影响颗粒的颜色和大小,从而改变颗粒的光学性质(例如,吸收率、散射等);在更大的范围内,这会影响系外行星的大气和地面温度,以及它们潜在的可居住性。我们的研究结果提供了对烟雾形成和颗粒特性的限制,这些限制可以作为系外行星大气建模的关键输入,并指导未来使用凌日系外行星勘测卫星(TESS),詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)和宽视场红外勘测望远镜(WFIRST)对超级地球和迷你海王星的观测。
2018-03-05 astro-ph.EP
The Hot Neptune WASP-166 b with ESPRESSO II: Confirmation of atmospheric sodium
炎热的海王星沙漠,明显缺乏海王星大小范围内的高辐射行星,仍然是系外行星种群研究中最有趣的结果之一。更深入地了解位于海王星沙漠边缘甚至内部的系外行星的大气层,将使我们能够更好地了解行星的形成或演化过程是否是沙漠的起源。先前使用HARPS光谱仪在3.4 σ处进行了试验性谱线增宽,以检测WASP-166 b中的钠。我们用ESTERO摄谱仪观测到的两次凌日更新了这一结果,证实了每晚的探测和谱线的加宽特征。这一结果标志着海王星沙漠内首次确认的钠检测。在这项工作中,我们还强调了处理低SNR光谱区域的重要性,特别是恒星钠和行星钠的吸收线在中天重叠的地方-这是对系统未来观测的重要警告。
2022-03-09 astro-ph.EP
Orbital migration induced by anisotropic evaporation. Can hot Jupiters form hot Neptunes ?
短周期行星受到来自其恒星的强烈高能辐射。研究表明,这可能导致大气质量显著损失,并产生质量较小的行星。在这里,我们分析蒸发机制是否会影响行星的轨道。蒸发行星的轨道演化是以一种非常一般的方式解析推导出来的。分析结果,然后比较两类内行星的周期分布:海王星质量的行星和海王星质量的行星。这两个种群具有非常不同的周期分布,它们来自同一亲本分布的概率低于10^-4。我们发现,质量喷射可以产生显着的迁移与轨道周期的增加,非常匹配的两个人口的分布差异。如果蒸发来自行星表面最热的区域,就会发生这种情况。因此,蒸发引起的迁移是一个不可忽视的重要机制。
2011-12-06 astro-ph.EP
Split Peas in a Pod: Intra-System Uniformity of Super-Earths and Sub-Neptunes
紧凑的多行星系统中的行星往往具有相似的大小,质量和轨道周期比,就像“豆荚里的豌豆”。当考虑半径在1和4 $R_\oplus$之间的行星时,发现了这种模式。然而,这些行星显示出双峰半径分布,很少有行星在1.5和2 $R_{\oplus}$之间。较小的“超级地球”与被剥离的岩石核心一致,而较大的“亚海王星”可能有气态H/He包层。考虑到这些不同的结构,在每类行星中分别测试系统内的均匀性是值得的。在这里,我们发现,当考虑相同大小类别的行星时,系统内均匀性的趋势是将所有行星组合在一起时的两倍。次海王星往往比同一系统中的超级地球大$1.7^{+0.6}_{-0.3}$倍,相当于$5\,M_{\oplus}$行星的包络质量分数约为2.6%。对于亚海王星,低金属量恒星被发现有更相等大小的行星,具有适度的统计意义($p\sim 0.005$)。还有一个适度的$(\sim$ 2- $σ)$倾向于更宽轨道的行星更大,即使在相同的大小类别。
2021-10-04 astro-ph.EP
Bulk composition of the transiting hot Neptune around GJ 436
围绕GJ 436运行的热海王星是中等质量行星的一个独特例子。它的近距离轨道表明这颗行星经历了迁移,对它的研究是理解行星形成和演化的基础。当它经过母星时,它是唯一已知质量和半径与海王星质量相当的太阳系外行星,比海王星稍大和更重(M=22.6 M_地球,R= 4.19 R_地球)。在这个区域,可能有几种大的组成:从一个类似地球的核心,有一个厚的氢包层,到一个富含水的行星,有一个薄的氢包层,组成一个类似海王星的结构。我们将行星结构建模与先进的行星形成模型相结合,以评估GJ 436 b不同可能的大块成分的可能性。我们发现,一个没有水的行星(“海洋行星”)以及一个气态巨行星的二分版本都被排除在外。由岩石核心和厚厚的氢/氦外壳组成,“干燥”的成分不仅产生太小的半径,而且在这样一颗低质量恒星周围形成行星形成的可能性也很小。我们的结论是,GJ 436 b的岩石含量可能比海王星高得多(质量超过45%),具有小的H-He包层(质量为10 - 20%)。这是内盘迁移过程中物质聚集的预期结果,创造了一个以热海王星为代表的人口。
2009-04-20 astro-ph.EP
Surviving in the Hot Neptune Desert: The Discovery of the Ultra-Hot Neptune TOI-3261b
本文报道了超热海王星 TOI-3261b 的发现,通过凌星与视向速度数据测定其半径和质量,并结合潮汐剥离与光致蒸发模拟揭示其保留约5%质量的挥发物包层,为研究热海王星沙漠中行星的形成与演化提供了关键样本。
2024-07-05 astro-ph.EP
Understanding the Mass-Radius Relation for Sub-Neptunes: Radius as a Proxy for Composition
像开普勒这样的凌日行星巡天提供了大量关于行星半径分布的信息,特别是对于超级地球和次海王星大小的行星的新种群。为了帮助这些半径的物理解释,我们计算模型半径的低质量的岩石行星与氢氦信封。我们提供了1-20地球质量的行星模型半径,包络分数从0.01- 20%,辐射水平0.1- 1000倍地球,年龄从1亿年到10 Gyr。此外,我们还提供了简单的分析拟合,总结了半径如何取决于这些参数。最重要的是,我们表明,在固定的组成,半径显示质量的行星与超过1%的质量在其信封的依赖性很小。因此,行星半径是海王星和次海王星大小的行星组成的一级代理。我们将观测到的质量-半径关系转换为质量-成分关系,并根据传统的地核吸积理论对其进行了讨论。我们讨论了从岩石超级地球到亚海王星行星的过渡与大挥发性信封。我们建议1.75地球半径作为这两个行星种群之间的物理分界线。最后,我们讨论了这些结果的光观测到的半径发生分布的开普勒发现。
2013-11-02 astro-ph.EP
How formation time-scales affect the period dependence of the transition between rocky super-Earths and gaseous sub-Neptunes and implications for $η_\oplus$
美国宇航局的${\mathit Kepler}$任务最重要的进展之一是发现了大量新的高辐射行星,其大小介于地球和海王星之间。随后的分析表明,在大约1.5地球半径的地方,有一个从主要是岩石的超级地球到非岩石的次海王星的过渡,这必须有大量的挥发性包络。确定这些高辐射岩石行星的起源对于我们理解低质量行星形成和潜在宜居类地行星的频率至关重要。这些短周期岩石超级地球可能只是次海王星的剥离核心,由于大气光蒸发或其他过程而失去了它们的外壳,或者它们可能是一个单独的固有岩石行星群体,从来没有显著的外壳。使用大气光蒸发模型,我们表明,如果大多数裸露的岩石行星是亚海王星的蒸发核心,那么过渡半径应该随着调查推到更长的轨道周期而减小,因为在更宽的轨道上,只有具有较小的质量较小的核心的行星才能被剥离。另一方面,如果大多数岩石行星是在其盘消散后形成的,那么这些行星将在没有初始气体包层的情况下形成。在这种情况下,我们使用N体模拟的行星形成表明,过渡半径应增加轨道周期,由于增加固体质量可在其磁盘。此外,我们表明,这两种情况之间的区别应该是可能的,在未来几年内与径向速度后续的行星发现TESS。最后,我们讨论了这项工作的更广泛的影响,目前的努力来衡量$η_{\mathrm{\oplus}}$,这可能会产生显着高估,如果大多数岩石行星形成蒸发的核心。
2019-06-08 astro-ph.EP
A systematic validation of hot Neptunes in TESS data
我们使用DAVE和TRICERATOPS采用两步审查技术对热海王星候选样本进行了统计验证。我们进行了系统的验证250过境类事件的过境系外行星勘测卫星(TESS)档案中的参数区域定义的$P\leq 4$ d和$3R_\oplus\leq R\leq 5R_\oplus$。通过我们的分析,我们确定了18个热海王星大小的候选者,假阳性概率为$<50\%$。其中9颗候选行星仍有待确认。对于九个目标中的每一个,我们使用ARIADNE检索恒星参数,并通过使用朱丽叶软件包拟合光变曲线来推导行星参数的约束条件。在这9个候选者的样本中,我们通过用TRICERATOPS重新处理候选者以及随访观察,对两个系统(TOI-277 b和TOI-1288 b)进行了统计学验证(即假阳性概率< $0.3\%$)。这些新验证的系外行星扩大了已知的热海王星种群,是未来径向速度后续行动的高优先级目标。
2022-11-15 astro-ph.EP
The Hot-Neptune Initiative (HONEI) I. Two hot sub-Neptunes on a close-in, eccentric orbit (TOI-5800 b) and a farther-out, circular orbit (TOI-5817 b)
HONEI计划通过HARPS/HARPS-N视向速度观测确认了两颗热亚海王星TOI-5800b和TOI-5817b,分别位于海王星沙漠边缘和稀树草原,为大气研究提供优质目标。
2025-07-30 astro-ph.EP
POSEIDON III: The Aligned Orbit of the Hot Neptune Around the Hot Star WASP-195
Princeton University(普林斯顿大学);Universidad Adolfo Ibáñez(阿道夫·伊瓦涅斯大学);California Institute of Technology(加州理工学院);University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学);ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy(荷兰射电天文研究所(ASTRON))
该研究通过Keck Planet Finder等设备测得热恒星WASP-195的热海王星倾角,发现其轨道自旋对齐,结合数据排除近3天文单位内木星质量行星,解释了热恒星周围海王星倾角测量稀少的原因并提出相关探测思路。
2026-10-08 astro-ph.EP
Irradiated ocean planets bridge super-Earth and sub-Neptune populations
小行星($\sim$ 1- 3.9 $\Rearth$)构成了迄今为止发现的4000多颗系外行星的一半以上。较小的行星密度足够大,是岩石,但那些半径大于$\sim$ 1.6 $\Rearth$的行星被认为在许多情况下显示出高达行星质量$\sim$ 30%的氢/氦气体包层。这些低质量行星受到高度辐射,它们的起源、演化和可能的联系仍然是一个悬而未决的问题。在这里,我们表明,受温室效应影响的近距离海洋行星显示超临界状态的水圈,产生膨胀的大气层,而不调用大的氢/氦气体信封的存在。我们提出了一套新的质量半径关系的海洋行星具有不同的成分和不同的平衡温度,这是很好地适应低密度的亚海王星行星。我们的模型表明,超级地球和富含水的次海王星可能属于同一个行星家族,即无氢/无氦行星,它们内部的差异仅仅是由于水含量的变化。
2020-05-26 astro-ph.EP
From Super-Earths to Mini-Neptunes: Implications of a Surface on Atmospheric Circulation
众所周知,半径在地球和海王星之间的行星是迄今为止最常被发现的。为了将这些行星分类为类地行星或气态行星,我们通常会转向质量半径关系和成分曲线,以确定这样的行星是岩石行星还是气态行星的可能性。虽然这些方法已经设定了一个可能的过渡半径约为1.5 R $_{\oplus}$,我们不能期望任何变化之间的陆地和气体成分将是一个尖锐的截止,和组成曲线预测结果模糊的行星名称附近的过渡半径。在这项工作中,我们提出了过渡行星的3D大气环流模型,其中我们研究了表面对可观测量的影响,如纬度变化和日食深度。我们提出了我们更新的GCM,验证地球的循环,然后讨论我们的建模选择这个过渡的星球。最后,我们讨论了这项研究的结果,并探讨了未来通过观测次食来探测地表存在的前景。
2020-03-30 astro-ph.EP
The HARPS search for southern extrasolar planets: XXXIII. New multi-planet systems in the HARPS volume limited sample: a super-Earth and a Neptune in the habitable zone
迄今为止探测到的行星系的巨大多样性正在挑战我们理解其形成和演化的能力。通过获得轨道要素的可靠统计数据,明确界定的有限体积测量是我们所掌握的解决这一问题的最佳工具。我们正在使用HARPS摄谱仪对大约850颗附近的太阳型恒星进行调查,在过去的九年中,我们监测了HD 103774,HD 109271和BD-061339的径向速度。在这项工作中,我们提出了五个行星绕这些恒星的检测,与m*sin(i)之间的0.6和7海王星的质量,其中四个是在两个多系统,包括一个超级地球和一个行星的宜居带的晚型矮星。虽然出于战略原因,我们在这次调查中选择了效率而不是精度,但只要有足够的数据点,我们就有能力探测到海王星和超级地球质量范围内的行星以及多个系统。
2013-01-15 astro-ph.EP
Photochemistry in Terrestrial Exoplanet Atmospheres III: Photochemistry and Thermochemistry in Thick Atmospheres on Super Earths and Mini Neptunes
一些超级地球和迷你海王星可能会有厚厚的大气层,而不是H2占主导地位。我们已经开发了一个光化学-热化学动力学传输模型,用于探索超级地球和迷你海王星上厚大气的组成,适用于H2为主的大气和非H2为主的大气。使用这个模型来研究厚大气的温度和元素丰度范围很广,我们把它们分为富氢大气,富水大气,富氧大气和富烃大气。我们发现,碳的形式是CO2,而不是CH 4或CO在H2贫水占主导地位的厚的气氛,并从氧贫富碳气氛中的轻元素的优选损失导致不饱和烃(C2 H2和C2 H4)的形成。我们应用我们的自洽大气模型来计算已知的过境低质量系外行星GJ 1214 b,HD 97658 b和55 Cnc e的光谱和诊断功能。对于GJ 1214 b类行星,我们发现:(1)C_2H_2在1.0和1.5微米的透射特征和C_2H_2和C_2H_4在9-14微米的热辐射特征是富烃大气的诊断特征;(2)探测到水蒸气特征和确认不存在甲烷特征将为大气以水为主提供足够的证据。总的来说,我们的模拟表明,在解释超级地球/迷你海王星的光谱时,必须考虑化学稳定性。水占主导地位的大气只存在于碳氧比远低于太阳比的情况下,这表明这种大气可能很罕见。
2014-01-05 astro-ph.EP
Super-earths and mini-neptunes follow different orbital period-eccentricity relations
School of Astronomy and Space Science, Nanjing University(南京大学天文与空间科学学院);Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics, Ministry of Education(教育部现代天文与天体物理重点实验室);Institute for Astronomy, University of Hawai‘i(夏威夷大学天文学研究所)
通过分析系外行星的轨道周期与偏心率关系,发现迷你海王星呈现反相关,而超级地球可能呈正相关,表明两者具有不同的动力学演化历史。
2026-06-18 astro-ph.EP
Transit timing variation and transmission spectroscopy analyses of the hot Neptune GJ3470b
GJ 3470 b是一颗围绕M矮星运行的热海王星系外行星,也是第一颗表现出瑞利散射的亚类木行星。我们目前的过境定时变化(TTV)和透射光谱分析的多波长光学光度从2.4米和0.5米的望远镜在泰国国家天文台,和0.6米PROMPT-8望远镜在智利。我们的TTV分析使我们能够为系统中的第二颗行星设定质量上限。周期小于10天的热木星或轨道周期在2.5到4.0天之间的行星被排除在外。结合光学和近红外透射光谱有利于H/He占主导地位的阴霾(平均分子量1.08 $\pm$ 0.20),在高海拔的高粒子丰度。我们还认为,以前的近红外数据有利于甲烷在大气中的GJ 3470 b的存在。
2016-09-20 astro-ph.EP
Fast Rise of "Neptune-Size" Planets ($4-8 R_{\rm Earth}$) from $P\sim10$ to $\sim250$ days -- Statistics of Kepler Planet Candidates Up to $\sim 0.75 {\rm AU}$
我们推断周期($P$)和大小($R_p$)的开普勒凌日行星候选人的分布与$R_p\ge 1 R_{\rm Earth}$和$P < 250$天托管的太阳型恒星。行星探测效率的计算使用测量噪声和观测$\sim 120,000$开普勒目标恒星的光变曲线的时间跨度。我们专注于推导行星周期和半径分布函数的形状。我们发现,对于轨道周期$P>10$天,行星频率d $N_p$ /d $\log$ P的“海王星大小”的行星($R_p = 4-8 R_{\rm Earth}$)增加周期为$\propto P^{0.7\pm0.1}$。相比之下,“超级地球大小”($2-4 R_{\rm Earth}$)和“地球大小”($1-2 R_{\rm Earth}$)行星的d $N_p$ /d $\log$ P与作为周期函数的几乎平坦的分布(分别为$\propto P^{0.11\pm0.05}$和$\propto P^{-0.10\pm0.12}$)一致,并且归一化非常相似(在$50 $天的$\sim 1.5$的因子内)。行星的大小分布随周期而变化,一般来说,大行星的相对分数($\sim 3-10 R_{\rm Earth}$)随周期而增加。分布函数的形状对样本选择标准的变化不敏感。这意味着行星频率在长周期内几乎是平的或上升的,这似乎与最近HARPS调查表明的低质量行星(行星质量$m_p < 30 M_{\r…
2013-10-27 astro-ph.EP
Phase equilibria of sub-Neptunes and super-Earths
该研究利用相平衡原理探究硅酸盐与富氢包层的非理想化学作用对岩质行星的影响,发现硅酸盐-氢二元溶度曲线决定其大气性质与内部分层,且超临界岩浆海洋界面径向位置反映行星热状态,还指出富铁金属核形成未必发生。
2024-11-26 astro-ph.EP
The Limits of the Primitive Equations of Dynamics for Warm, Slowly Rotating Small Neptunes and Super Earths
我们提出了显着的差异,在模拟大气流动温暖,潮汐锁定的小海王星和超级地球(基于名义GJ 1214 b)时,解决简化的,常用的,原始的动力学方程或完整的纳维-斯托克斯方程。在同一个模型中,使用几乎相同的数值设置进行的模拟之间的主导的超旋转纬向射流是显着不同的。这种差异是由于所谓的“浅流体”和传统近似法的崩溃而产生的,当旋转速度减慢时,这种近似法就会崩溃,昼夜温度对比就会增加。模拟求解完整和简化方程之间的纬向平流的变化导致大气热量再分配的显着差异,改变了大气中最热部分的位置以及昼夜之间的温度对比。对大气化学的影响,因此,观测需要研究一个模型,包括一个更详细的处理辐射转移和化学。小海王星和超级地球是非常丰富和重要的,潜在的桥梁的结构特性(质量,半径,组成)的陆地和气体巨行星。我们的研究结果表明,在解释这些行星的原始运动方程模型的输出时,需要小心。
2018-12-06 astro-ph.EP
From super-Earths to sub-Neptunes: Observational constraints and connections to theoretical models
本文利用更新后的PlanetS凌星行星目录,通过质量-半径关系和核密度估计方法,系统研究了不同光谱类型恒星周围超级地球与亚海王星的过渡特征,发现两者之间无组成或半径间隙,且过渡质量随恒星光谱类型变化,为行星形成与演化理论提供了关键观测约束。
2024-07-04 astro-ph.EP
The Influences of Hydrogen-Silicate-Iron Miscibility on the Demographics of Sub-Neptunes and Super-Earths
University of California, Los Angeles(加州大学洛杉矶分校)
研究通过模拟氢、熔融硅酸盐和熔融铁的混溶性及大气逃逸,解释亚 Neptune 和超级地球在质量-半径空间中的分布特征,揭示混溶性对行星形成和演化的影响。
2026-06-28 astro-ph.EP
An extreme planetary system around HD219828. One long-period super Jupiter to a hot-neptune host star
随着大约2000颗太阳系外行星的确认,结果表明行星系具有一系列意想不到的特性。我们提出了一个全面的调查HD 219828系统,一个明亮的富含金属的恒星,其中一个热的海王星以前已被检测到。我们使用了一组HARPS、SOPHIE和EQUIPDIE径向速度来搜索HD 219828的轨道伴星的存在。还进行了动力学分析,以研究系统的稳定性,并限制轨道参数和行星质量。我们宣布在一个非常偏心的轨道(e = 0.81)上发现了一个长周期(P = 13.1年)大质量(msini = 15.1MJup)伴星(HD 219828c)。同样的数据也证实了热海王星HD 219828 b的存在,其最小质量为21 MEarth,周期为3.83天。动力学分析表明系统是稳定的。HD219828系统在几个方面都是极端和独特的。首先,在所有已知的系外行星系统中,它呈现出异常高的质量比。我们还表明,像HD219828这样的系统,有一个热海王星和一个长周期的大质量伴星,比类似的系统更频繁地有一个热木星。这表明,热海王星的形成遵循一个不同的路径比他们的热木星同行的形成。HD 219828 c的高质量、长周期和偏心率也使其成为盖亚天体测量的良好目标,以及使用直接成像或高分辨率光谱学进行大气表征的潜在目标。天体测量观测将使我们能够推导出它的真实质量和轨道配置。如果探测到HD 219828 b的凌日,我们将能够完全探测到该系统,包…
2016-05-23 astro-ph.EP
Haze Production in the Atmospheres of super-Earths and mini-Neptunes: Insights from the Lab
许多太阳系的大气层都有气溶胶,包括土卫六和冥王星特有的有机烟雾。烟雾颗粒显著影响大气温度结构,并且可以向世界的表面提供有机材料,从而影响其可居住性。对系外行星大气层的观测表明存在气溶胶,特别是在较冷(<800 K),较小(<0.3倍木星质量)的系外行星。目前还不清楚使系外行星大气的光谱特征消失的气溶胶是冷凝云还是光化学烟雾,这很难仅从理论上预测。我们在这里提出的第一个实验室烟雾模拟实验的大气成分预计超级地球和迷你海王星。我们探索了从300到600 K的温度和一系列大气金属含量(100倍、1000倍、10000倍太阳能);所有的模拟大气都产生了粒子,(300和400 K)1000倍太阳金属丰度(“H2O主导”,富含CH 4)实验显示出比我们的标准Titan模拟更高的霾产生速率(约10 mg/hr,而Titan为7.4 mg/hr)。然而,粒子的产生速率变化很大,测量的速率低至0.04毫克/小时(100倍太阳金属丰度,600 K)。在这里,我们表明,我们应该期待一些,但不是全部,超级地球和迷你海王星的大气层拥有厚厚的光化学产生的阴霾。
2018-01-19 astro-ph.EP
TKS X: Confirmation of TOI-1444b and a Comparative Analysis of the Ultra-short-period Planets with Hot Neptunes
本文确认了TESS发现的1.4倍地球半径超级地球TOI-1444b,并对比分析超短周期行星与超热海王星,发现前者具类地成分且常处多行星系统,后者则更类似热木星。
2021-05-18 astro-ph.EP
Possible in situ formation of Uranus and Neptune via Pebble Accretion
天王星和海王星的起源仍然未知。特别是,对于行星形成模型来说,在太阳星云的预期寿命内形成行星是一个挑战。在本文中,我们模拟了天王星和海王星通过卵石吸积的原位形成,并表明这两颗行星可以在其当前位置的~ 300万年内形成,并具有与结构模型预测的重元素H-He比率一致的最终成分。我们发现天王星和海王星可能是在它们现在的位置形成的。在几种情况下,一些地球质量的重元素丢失,这表明天王星和/或海王星可能已经吸积了$\sim$ 1 - 3 M地球质量的重元素后,通过星子吸积和/或巨大的影响形成。
2022-03-13 astro-ph.EP
The Hot Neptune Initiative (HONEI) III. An ultra-hot super Neptune orbiting the metal-rich subgiant star TOI-5646: the largest host for a desert dweller
University of Rome “Tor Vergata”(罗马第二大学);INAF – Turin Astrophysical Observatory(意大利国家天体物理研究所都灵天文台);Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences(奥地利科学院空间研究所);University of Bern(伯尔尼大学);Leiden University(莱顿大学);INAF – Astronomical Observatory of Rome(意大利国家天体物理研究所罗马天文台)
本研究确认了围绕富金属亚巨星TOI-5646运行的超热超级海王星TOI-5646b,其为海王星沙漠中最大的宿主恒星,质量损失显著,或有特殊形成历史。
2026-08-26 astro-ph.EP
The Hot Neptune Initiative (HONEI) II. TOI-5795 b: A hot super-Neptune orbiting a metal-poor star
本研究通过HARPS光谱仪和TESS数据等确认TOI-5795周围存在一颗处于海王星沙漠边缘的热超海王星,其贫金属母星的属性及行星参数已被精确测定,模拟显示其形成或受后期动力学事件影响。
2025-07-31 astro-ph.EP
The Occurrence and Mass Distribution of Close-in Super-Earths, Neptunes, and Jupiters
行星如何形成以及类地行星有多常见的问题可以通过测量系外行星质量和轨道周期的分布来解决。我们报告的出现率近行星(轨道周期小于50天)的基础上精确的多普勒测量166个太阳类恒星。我们测量了随着行星质量(M)的减少而增加的行星出现。根据我们的测量结果,外推幂律质量分布,即df/dlogM = 0.39 M ^-0.48,预测23%的恒星都有一颗地球质量的行星(范围从0.5到2.0个地球质量)。行星形成的理论模型预测,在5到30个地球质量的范围内,轨道周期小于50天的行星数量不足。这一区域的参数空间实际上是很好的填充,这意味着这些模型需要大量的修订。
2010-10-31 astro-ph.EP
TOI-3862 b: A dense super-Neptune deep in the hot Neptune desert
INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino(意大利国家天体物理研究所都灵天文台);Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)(加那利群岛天体物理研究所);Astronomical Observatory, University of Geneva(日内瓦大学天文台);Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna (ULL)(拉帕尔马大学天体物理学系);Institute of Astronomy, Faculty of Physics, Astronomy and Informatics, Nicolaus Copernicus University(尼古拉斯·哥白尼大学物理、天文和信息学院天文学研究所)
TOI-3862b是一颗位于热海王星荒漠深处的致密超级海王星,其质量、半径和密度特征为研究行星迁移和大气损失提供了关键数据。
2026-01-15 astro-ph.EP
Origin and characterization of super-Earths and sub-Neptunes
Observatoire de Genève, Université de Genève(日内瓦天文台,日内瓦大学);Department of Astrophysics, University of Zurich(苏黎世大学天体物理系);Institute for Particle Physics and Astrophysics, ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院粒子物理与天体物理学研究所);Center for Space and Habitability (CSH), Universität Bern(伯尔尼大学太空与宜居性中心);Space Research and Planetary Sciences, Physics Institute, University of Bern(伯尔尼大学物理研究所空间研究与行星科学部门);Institute of Geochemistry and Petrology(地球化学与岩石学研究所);Centre for Star and Planet Formation, Globe Institute, University of Copenhagen(哥本哈根大学全球学院恒星与行星形成中心)
研究通过观测和理论分析,探讨超级地球和亚海王星的起源、性质及多样性,利用开普勒和TESS等任务的数据,结合地面径向速度观测,揭示其内部结构和形成机制。
2026-04-13 astro-ph.EP
An Obliquity Measurement of the Hot Neptune TOI-1694b
本研究通过光谱观测与Rossiter-McLaughlin效应建模,测得热海王星TOI-1694b的天空投影轨道倾角接近共面,结合其外侧巨行星伴星,探讨了热海王星轨道倾角分化及极轨族群的形成机制。
2024-12-10 astro-ph.EP
Formation and Structure of Low Density Exo-Neptunes
开普勒已经发现了数百颗海王星大小(2-6 R_地球)的行星候选者,距离它们的恒星不到0.5 AU。这些行星中绝大多数的性质尚不清楚,因为它们的质量尚未被测量。利用行星形成、演化和结构的理论模型,我们探索了低密度外海王星的最小合理质量范围。我们关注的是T_eq>= 500 K的高辐照行星。我们考虑两个独立的形成途径,低质量的行星与大量的轻气体的气氛:核心成核吸积和放气的氢从解离冰。结果表明,在T_eq= 500 K时,质量小到地球几倍的海王星大小的行星,可以通过核吸积和随后的向内迁移形成。我们还推导出一个限制低密度的质量半径关系的岩石行星与除气氢信封,但没有表面水。岩石行星与脱气氢信封通常有计算半径远低于3 R_地球。对于这两个行星的H/He信封从核心核吸积和行星脱气氢信封,我们采用行星内部模型来映射行星质量的范围-信封质量-平衡温度参数空间是一致的海王星大小的行星半径。大气质量损失介导了这个参数空间的哪个角落被实际的行星占据,并最终决定了在指定的过境半径处的最小合理质量。我们发现,在T_eq=500- 1000 K的温度范围内,开普勒提出的2-6 R_Earth行星候选者可能具有小于~4 M_Earth的质量。虽然我们的定量结果取决于几个假设,但我们的定性发现,即温暖的海王星大小的行星的质量可以大大小于我们太阳系内行星的质量和半径。
2011-06-14 astro-ph.EP
HATS-38 b and WASP-139 b join a growing group of hot Neptunes on polar orbits
本研究利用VLT/ESPRESSO的RM观测约束了HATS-38 b和WASP-139 b的轨道倾角,发现它们属于不断壮大的极轨热海王星群,其轨道架构可通过高偏心率迁移或原初错位解释,且分层贝叶斯建模表明热海王星极轨比例可能高于木星。
2024-08-19 astro-ph.EP
Lyman-$α$ Transit Spectroscopy and the Neutral Hydrogen Tail of the Hot Neptune GJ436b
迄今为止,已经发现了750多颗行星围绕太阳以外的恒星运行。这些系外行星的两个子类,“热木星”和它们质量较小的对应物“热海王星”,为研究太阳系外行星的扩展大气提供了一个独特的机会。我们在这里描述的第一个远紫外线过境研究的热海王星,特别是GJ 436 b,我们使用HST/STIS莱曼- $α$光谱测量恒星通量作为时间的函数,观测变化,由于吸收从行星大气在过境期间。这种分析使我们能够获得有关大气范围,行星质量损失率以及恒星和行星之间相互作用的信息。我们观察到的莱曼- $α$光变曲线的演变与过境深度的GJ 436 b从$8.8\pm4.5\%$附近的中期过境,$22.9\pm3.9\%$ $\sim2$小时后,名义几何出口的行星。使用时间标签模式的数据,并考虑到天体物理噪声从恒星的变化,我们计算后出口掩星的$23.7\pm4.5\%$,表明签名是统计上显着的,更大的幅度比可以归因于恒星波动单独。扩展的出口吸收表明可能存在一个彗星状的尾巴尾随系外行星。我们计算的质量损失率为GJ 436 b的范围内的$3.7\times10^6 -1.1\times10^{9}$ g s $^{-1}$,对应于大气寿命为$4\times10^{11}-2\times10^{14}$年。
2014-03-26 astro-ph.EP
Scaling K2 VII: Evidence for a high occurrence rate of hot sub-Neptunes at intermediate ages
本文利用K2对Praesepe和Hyades星团的测光数据,发现中等年龄GKM恒星周围热亚海王星出现率高达79-107%,显著高于年老场星,支持核心能量驱动质量损失演化情景。
2023-11-30 astro-ph.EP
The three regimes of atmospheric evaporation for super-Earths and sub-Neptunes
很大一部分超级地球和次海王星被认为在其生命的早期阶段由于大气蒸发而经历了挥发物的极度损失。虽然极端质量损失背后的机制尚未完全了解,但两个竞争者已被广泛讨论:X射线和紫外线照射的光蒸发和核心动力质量损失。在这里,它表明,这两种机制发生,但具有不同的时间尺度,大气损失可以发生在三个制度。在第一种状态下,行星的内部温度非常高,这是由于其高能形成过程造成的。这些高温产生了一个完全对流的大气层,有效地失去了质量,而没有太多的内部冷却。第二种状态适用于内部温度较低的行星,因此辐射区域形成,但光球层仍然保持在邦迪半径之外。因此,质量损失仍然只取决于内部温度。内部温度最低的行星处于第三种状态,此时光球层在邦迪半径以下形成,主要由于X射线和紫外线照射而失去质量。本文提供了第一个统一的框架,通过行星的寿命来模拟大气蒸发。
2023-01-20 astro-ph.EP
TOI-421 b: A Hot Sub-Neptune with a Haze-Free, Low Mean Molecular Weight Atmosphere
本文利用JWST透射光谱研究热亚海王星TOI-421 b,发现其大气无霾且平均分子量低,与太阳金属丰度一致,并支持高温亚海王星因缺甲烷而不形成碳氢霾的观点。
2025-01-02 astro-ph.EP
TOI-5126: A hot super-Neptune and warm Neptune pair discovered by $\textit{TESS}$ and $\textit{CHEOPS}$
本研究利用TESS和CHEOPS数据确认了围绕明亮F型矮星的一对热超级海王星与温暖海王星,并发现可能的凌日时间变化,暗示存在额外行星。
2023-10-13 astro-ph.EP
Formation of Isothermal Disks around Protoplanets. I. Introductory Three-Dimensional Global Simulations for Sub-Neptune-Mass Protoplanets
在海王星($\approx 17~M_{\Earth}$)和天王星($\approx 14.5~M_{\Earth}$)周围发现的规则卫星表明,过去的气体环行星盘可能与亚海王星质量的原行星($< 17~M_{\Earth}$)周围的固体共存。这些磁盘已被证明是冷的,光学薄,静态的,具有低表面密度和低粘度。地层的数值研究是困难的,技术上具有挑战性。作为一个介绍性的尝试,三维全球模拟进行探索的形成环行星盘周围的亚海王星质量的原行星嵌入在一个等温的原行星盘在无粘性极限的流体在没有自引力。在这样的条件下,亚海王星质量的原行星可以合理地拥有旋转支撑的环行星盘。环行星盘的大小大约是希尔半径的十分之一,这与天王星不规则卫星的轨道半径一致。原行星气体从高空垂直地吸积到环行星盘上,并在中平面附近再次返回到原行星盘。这意味着一个开放的系统,在这个系统中,环行星盘不断地与周围的原行星气体交换角动量和物质。
2014-06-04 astro-ph.EP
Formation of close in Super-Earths \& Mini-Neptunes: Required Disk Masses \& Their Implications
最近由{ \it Kepler}太空望远镜的观测已经发现了超过4000颗系外行星候选者,这些候选者由许多系统组成,这些系统具有地球到海王星大小的物体,它们位于水星轨道内,围绕各自的宿主恒星。这些近距离行星是如何以及在哪里形成的,是行星形成中尚未回答的主要问题之一。这里我们计算{\it开普勒}行星{ \it原位}形成所需的盘质量。我们发现,如果近距离行星形成为{ \it隔离质量},那么标准的气体与尘埃的比例产生相应的气体盘,对于很大一部分系统来说是引力不稳定的,排除了这种情况。我们表明,在没有任何迁移的情况下,行星的吸积区域的最大宽度是$2 v_{esc}/Ω$,其中$v_{esc}$是逃逸速度的行星和$Ω$开普勒频率,并使用它来计算所需的磁盘质量{ \it原位}形成与巨大的影响。即使是巨大的影响,形成没有迁移需要磁盘表面密度在半长轴小于0.1天文单位的$10^3-10^5 \rm{~g~cm^{-2}}$的固体意味着典型的增强以上的最小质量太阳星云(MMSN)的至少20倍。相应的气盘低于重力稳定极限,但离重力稳定极限不远。相比之下,形成超过几个AU是一致的MMSN磁盘质量。这表明,固体或完全组装的行星的迁移可能在近距离超级地球和迷你海王星的形成中发挥了重要作用。
2014-10-04 astro-ph.EP
Spitzer Reveals Evidence of Molecular Absorption in the Atmosphere of the Hot Neptune LTT 9979b
在高辐射环境中的非岩石亚木星系外行星是罕见的。LTT 9979 b,也被称为TESS感兴趣对象(TOI)193.01,是迄今为止发现的少数几颗此类行星之一,也是超热海王星的第一个例子。这颗行星的体积密度表明它有一个坚实的大气层,因此为了研究它的大气成分并进一步阐明它的起源,我们获得了{ \it Spitzer} IRAC在3.6和4.5 $μ$ m处对LTT 9979 b的二次日食观测。我们将{ \it Spitzer}观测与{ \it TESS}带通中的二次日食测量相结合。由此产生的二次日食光谱强烈倾向于一个模型,包括CO吸收超过黑体光谱,顺便使LTT 9979 b成为第一个{ \it TESS}系外行星(和第一个超热海王星),其大气层中有光谱特征的证据。我们没有发现逆温的证据,这与基于类似辐射的热彗星大气的预期不一致。我们还报告了2305 $\pm$ 141 K的标称昼侧亮度温度(基于3.6 $μ$ m的二次日食测量),我们将行星的轨道偏心率限制为$e < 0.01$,置信水平为99.7%。再加上我们对LTT 9979 b的热相位曲线的分析,我们的结果为在炎热的海王星沙漠中发现的更大样本系外行星的类似调查奠定了基础,这些调查是揭示这一人口起源的关键。
2020-10-24 astro-ph.EP
The Role of Magnetospheric Rebound in Breaking Resonant Chains of Super-Earths and Mini-Neptunes
本研究通过N体模拟发现,磁层腔扩张引发的反弹效应通过向外扩散行星系统来破坏超级地球和迷你海王星的共振链,触发早期动力学不稳定,但不会显著改变其可观测统计特性。
2025-09-09 astro-ph.EP
The hot Neptune WASP-166 b with ESPRESSO III: A blue-shifted tentative water signal constrains the presence of clouds
通过高分辨率光谱学,我们可以研究系外行星的大气层,了解它们的化学成分、温度分布以及云和风的存在,主要是在炎热的巨行星上。最先进的仪器正在将这些研究推向更小的系外行星。特别令人感兴趣的是“海王星沙漠”中的几颗行星,缺乏海王星大小的行星在其宿主周围的近轨道上。在这里,我们评估了一颗这样的行星中是否存在水,这颗膨胀的超级海王星WASP-166 b,它在5.4天的短轨道上绕着一颗F9型恒星运行。尽管它的轨道很近,但WASP-166 b保留了它的大气层,使其成为沙漠中系外行星大气研究的基准目标。我们分析了两个凌日观察到的可见光与ESSEMO。我们通过主成分分析从地球的大地吸收中清除光谱,这对于在系外行星中寻找水至关重要。我们使用互相关的可能性映射,同时估计水的丰度和云层的高度,这指向一个低的水丰度和/或高云的限制。我们试探性地检测到一个水信号蓝移~5 km s-1的行星静止框架。注入和检索模式光谱表明,太阳成分,无云的大气将被检测到在高的意义。由于ESTERO的能力和VLT的收集能力,这只能在可见光中实现。这项工作提供了对海王星沙漠行星WASP-166 b的进一步了解,该行星将与JWST一起观测。
2023-02-09 astro-ph.EP
Observational and Dynamical Constraints on an Unseen Outer Perturber in the GJ 436 Hot Neptune System
Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Yale University(耶鲁大学);Flatiron Institute(平顿研究所);Georgia Institute of Technology(佐治亚理工学院);UCLA(加州大学洛杉矶分校)
研究GJ 436热海王星系统中未知外扰动的观测与动力学约束,探讨远距离伴星引发的von Zeipel-Lidov-Kozai迁移机制,确定潜在伴星的质量与轨道参数,揭示极轨道行星的形成机制。
2026-04-14 astro-ph.EP
Evolutionary Models of Super-Earths and Mini-Neptunes Incorporating Cooling and Mass Loss
我们构建了具有氢氦包层的超级地球和迷你海王星型系外行星的结构演化模型,其中包括辐射冷却和XUV驱动的质量损失。我们对这些模型进行了参数研究,重点是初始质量,半径和包络质量分数,以及轨道距离,金属丰度和质量损失的具体处方。通过这些计算,我们研究了今天观测到的系外行星的质量和半径与其初始条件分布的关系。轨道距离和初始包层质量分数是决定行星演化,特别是比半径演化的最重要因素。初始质量在低于“关闭质量”时也变得重要,“关闭质量”随轨道距离而变化,质量-半径曲线在更高质量时近似平坦。初始半径是我们研究的最不重要的参数,1亿年后热启动和冷启动极限之间的差异很小。没有质量损失的模型集无法产生与观测一致的结果,但允许合理的质量损失情景范围。此外,我们提出了开普勒-11行星形成的情景。我们最适合观测开普勒-11b和开普勒-11c涉及雪线以外的形成,之后它们向内移动,圆形化,并经历了程度降低的质量损失。
2015-06-29 astro-ph.EP
Giants are bullies: how their growth influences systems of inner sub-Neptunes and super-Earths
本研究通过N体模拟揭示外部巨行星增长影响内部亚海王星系统形成,低包层收缩率促进共存,冷木星系统半数可含内部亚海王星,与观测一致。
2023-05-11 astro-ph.EP
The Limits of Tidal Circularization and Atmospheric Escape for Mini-Neptunes and Super-Earths: The Case of TOI-2257 b
De La Salle University(德拉萨大学);Rizal Technological University(黎刹理工大学);University of Washington(华盛顿大学)
本研究通过模拟TOI-2257 b的演化,证实其处于潮汐与大气逃逸的边界,明确了不同行星场景下的包层保留、潮汐演化等特性,为迷你海王星性质及半径谷研究提供约束。
2026-10-15 astro-ph.EP
Combining Kepler and HARPS Occurrence Rates to Infer the Period-Mass-Radius Distribution of Super-Earths/Sub-Neptunes
正在进行的高精度径向速度行星搜索(High Accuracy Radial velocity Planet Search,HARPS)发现,太阳附近30-50%的GK矮星拥有质量小于海王星的行星,其轨道P < 50天。乍看之下,这一总体出现率似乎与开普勒任务Q 0-Q2期间测量的行星频率不一致,开普勒任务探测到的1,235颗行星候选者意味着约15%的主序星矮星拥有R_pl < 4 R_Earth的短周期行星。然而,很难对这两次巡天进行严格的比较,因为它们观测的是不同的恒星星族,测量的是不同的行星性质。在这里,我们报告的Monte Carlo研究的结果,可以解释这种差异,通过合理的分布的行星成分。我们发现,同时由(1)致密硅酸盐-铁行星和(2)低密度气体主导的世界组成的人口提供了与当前数据的自然拟合。在这种情况下,致密行星的比例随着质量的增加而减少,从M = 1 M_Earth时的f_rocky = 90%到M = 17 M_Earth时的f_rocky = 10%。我们的最佳拟合群体在2 < P < 50天和1 < M < 17 M_Earth的总发生率为40%,其特征在于简单的幂律指数形式N(M)dM ~ M^alpha dM和N(P)dP ~ P^beta dP,其中alpha = -1.0和beta = 0.0。因此,我们的模型群体包含四个自由参数,并且很容易通过未来的观察进…
2011-08-30 astro-ph.EP
Earth-based Stellar Occultation Predictions for Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune, Titan, and Triton: 2023-2050
本研究基于Gaia DR3星表与2MASS近红外K波段测光数据,给出2023-2050年六颗外太阳系天体的地基恒星掩星预测,统计了事件数量、可观测区域等信息,为外太阳系大气与环系统的十年尺度演化研究提供支撑。
2023-07-25 astro-ph.EP