Evidence for TiO in the atmosphere of the hot Jupiter HAT-P-65 b
我们提出的低分辨率透射光谱的蓬松热木星HAT-P-65 b（0.53 M $_\mathrm{Jup}$，1.89 R $_\mathrm{Jup}$，$T_\mathrm{eq}=1930$ K），基于两个凌日使用OSIRIS摄谱仪上观察到的10.4米大望远镜CANARIAS（GTC）。两个夜晚的透射光谱是一致的，覆盖517- 938 nm的波长范围，主要由5 nm的光谱箱组成。我们进行平衡化学光谱反演分析的联合拟合的透射光谱，并获得了平衡温度为$1645^{+255}_{-244}$ K和$36^{+23}_{-17}$ %的云覆盖率，揭示了一个相对清晰的行星大气。基于自由化学检索，我们报告有力的证据TiO。在每一个晚上额外的个人分析显示弱到中度的证据TiO在两个晚上，但中度的证据Na或VO只有在一个晚上。未来的高分辨率多普勒光谱以及发射观测将有助于确认TiO的存在，并限制其在塑造HAT-P-65 b大气垂直热结构中的作用。
2021-04-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Enrichment of Jupiter's atmosphere by late planetesimal bombardment
木星的大气层富含重元素，是原太阳大气层的3倍。这种浓缩的起源以及它是否代表行星包层的整体组成仍然未知。木星的内部结构模型表明，它的外壳与内部深处分离，行星没有完全混合。这意味着木星的大气层在其形成结束之前富含重元素。这种富集可能是后期星子吸积的结果。然而，木星的形成模型表明，随着行星质量的增加，吸积率会降低，这不能解释木星大气层的富集。在这项研究中，我们模拟木星的形成，并表明，原木星从$\sim$ 20 AU迁移到目前的位置，可以导致一个晚期的星子吸积和大气富集。如果原木星只迁移几个天文单位，晚期的星子吸积就不会发生。我们认为，如果木星的最外层是完全混合的，并且相对较薄（高达其质量的$\sim$ 20\%），那么这种晚期吸积可以解释其测量的大气成分。因此，木星可能经历了重大的轨道迁移，随后是晚期的小行星吸积。
2022-02-14 astro-ph.EP
No consistent atmospheric absorption detected for the ultra-hot Jupiter WASP-189 b
我们在LBT上观察到超热木星WASP-189 b的部分凌日。我们在多个原子跃迁中检测到高度可变的过境信号，包括H-α，Fe I和Mg I。信号与过境的行星大气不一致。相反，我们认为，在过境信号是由于不均匀的恒星表面。我们的观测表明，在普通的光学原子示踪剂缺乏一个高度扩展的气氛。虽然WASP-189非常明亮，但由于过境深度小，大气层明显致密，因此很难描述行星的大气特征。
2020-04-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Radiation-Hydrodynamics of Hot Jupiter Atmospheres
行星大气中的辐射转移通常在静态极限下处理，即，忽略大气运动。我们认为，热木星的大气，可能快（音速）风速，可能需要更强的耦合处理，正式在该政权的辐射流体动力学。在v/c的最低阶，相对论多普勒频移扭曲线轮廓沿光路与有限的风速梯度。这导致大气介质的有效发射和吸收特性的流量依赖性偏差。评价这些畸变对动态大气辐射结构的总体影响是重要的。我们提出transmittance和系统的等效宽度多余的计算表明，在热木星大气中的辐射传输可能产生重要的后果。如果风是快速的，大量的多普勒频移确实对全球辐射平衡很重要，那么对热木星大气的准确建模和可靠的数据解释可能是具有挑战性的：它将涉及辐射-流体动力学耦合流中的各向异性和动态辐射转移。从好的方面来看，这也意味着热木星大气层的涌现特性比太阳系行星更能直接追踪其大气流动。辐射-流体动力学也可能影响其他类具有快速风的热系外行星大气中的辐射转移。
2010-03-08 astro-ph.EP
The composition of hot Jupiter atmospheres assembled within chemically evolved protoplanetary discs
在原行星盘中，大量含氧和含碳分子的雪线的径向位置将导致气体和冰中C/O比的系统径向变化。这种变化被认为是气态巨行星形成位置的一种示踪。然而，圆盘化学可以影响气体和冰中的C/O比率，从而可能消除气体巨行星大气中雪线的化学指纹。我们计算热木星大气的分子组成，使用元素丰度提取的化学动力学模型的光盘中平面，我们已经改变了初始丰度和电离率。这些模型预测的可能大气的多样性比仅使用雪线的元素比率预测的更广泛。与以往的研究结果一样，当C/O比超过太阳值时，CH $_{4}$的混合比在低层大气中增加，而C $_{2}$ H $_{2}$和HCN的混合比主要在高层大气中增加. H $_{2}$ O的混合比相应降低。我们发现，C/O $>1$的热凝聚体只能在CO $_{2}$和CH $_{4}$雪线之间形成。此外，它们只能形成在一个完全继承了星际丰度的圆盘中，并且在那里发生了微不足道的化学反应。因此，富含碳的行星可能是罕见的，除非富含碳氢化合物的冰通过卵石漂流到CH $_{4}$雪线内是一种常见的现象。我们预测的C/O比和元素丰度的组合，可以限制气体巨行星形成的位置相对于雪线的位置，并可以提供深入了解光盘化学史。
2020-09-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dynamically coupled kinetic chemistry in brown dwarf atmospheres -- II. Cloud and chemistry connections in directly imaged sub-Jupiter exoplanets
本研究利用三维Exo-FMS通用环流模型耦合动力学化学、云形成和光谱辐射传输方案，模拟直接成像亚木星系外行星，揭示了云和化学对大气温度结构的复杂反馈，并生成时间相关光谱以研究大气变化性。
2024-02-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Ohmic Dissipation in the Atmospheres of Hot Jupiters
热木星的大气层呈现出快速、弱电离的风。这些风与行星磁场的相互作用对风产生阻力，并导致感应电流的欧姆耗散。我们研究欧姆耗散的大小在代表性的，三维大气环流模型的热木星HD 209458 b。我们发现，欧姆耗散可以达到或超过1%的恒星日射功率在最深的大气层中，在模型和没有拖曳风。这样的能量在深层大气中消散，似乎足以减缓行星的收缩，并解释了热彗星典型的膨胀半径。这种大气场景不需要顶部绝缘层或深入行星内部的径向电流。最深大气层中的环流实际上可能是由空间上不均匀的欧姆耗散驱动的。需要对磁阻力和欧姆耗散进行一致的处理，以进一步阐明磁效应对大气和热超导体收缩内部的影响。
2010-09-16 astro-ph.EP
Semi-Transparent Shear Turbulence in Hot Jupiter Atmospheres
由长期剪切不稳定性驱动的湍流输送可以导致热木星大气中增强的垂直混合，影响其云量，化学和整体垂直结构。我们讨论了预期的湍流状态，并评估了垂直混合强度（即$K_{\rm zz}$值）的理论不确定性。我们的工作集中在三个研究得很好的热超导体与大气温度的层次：HD 189733 b（$T_{\rm eq} \simeq 1200$ K），HD 209458 b（$T_{\rm eq} \simeq 1450$ K）和开普勒7 b（$T_{\rm eq} \simeq 1630$ K）。$K_{\rm zz}$不确定性较大。它们主要是由i）湍流传输的程度知之甚少，ii）行星光球附近剪切湍流的半透明性质。使用一个特定的摩尔-斯皮格尔不稳定性阈值，我们推断，较冷的HD 189733 b是不受增强混合半透明剪切湍流，而较热的开普勒7 b和（略）HD209458 b的日面。增强的垂直混合通常预计会在足够热的系外行星上表现出来，$T_{\rm eq} > 1500-1600$ K。在一个给定的行星上，白天和黑夜的$K_{\rm zz}$轮廓可以相差一个数量级或更多。垂直混合在赤道地区稍有利，那里的大气纬向切变最强。在所有三个行星的情况下研究，对大气平均流量的动量反馈是次要的，可以忽略不计。
2022-09-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
New Avenues for Thermal Inversions in hot Jupiters
热对流层的热辐射光谱对大气中的逆温（或平流层）有重要的影响。典型地，热对流层中的热反转被认为是由TiO和VO等物质引起的，这些物质具有很强的可见光不透明度，可以吸收入射的星光。我们探索两个新的途径，热逆温在炎热的彗星，探索在其大气中的可见光和红外线的不透明度。首先，通过探索一系列富含金属的物种，我们发现，四种物种（AlO，CaO，NaH和MgH）提供可见的不透明度可比TiO/VO，并能引起强烈的反转与合理的丰度。其次，我们表明，低红外不透明度所造成的低H $_2$ O丰度，例如通过C/O~1，也可以导致强烈的热反转，即使与上述可见光吸收剂的丰度低。我们发现，增加的C/O比向统一需要几乎2个数量级的可见光吸收剂的丰度低，以形成反转。最后，我们探索了WASP-121b中的热反转，发现它可以用上面列出的不同C/O比的所有可见光吸收剂来解释。我们的研究表明，在管理热木星大气中的物理化学过程中的耐火和挥发性的物种的重要性。在可见光的光谱观测有可能检测到新提出的难熔物种，除了TiO和VO可以引起热反转。
2019-03-27 astro-ph.EP
Stellar impact on disequilibrium chemistry and on observed spectra of hot Jupiter atmospheres
在这项工作中，我们研究的中性物种的混合比配置文件和模拟光谱的热木星系外行星的轨道恒星的不同光谱型的不平衡过程的效果。我们还解决了恒星活动的影响，应该在不同程度上存在于所有恒星的对流信封。我们使用VULCAN化学动力学程序计算物种数密度。用HELIOS程序计算了大气的温压分布。我们还利用了$τ$ -ReX正演模型来预测行星在主日食和次日食中的光谱。为了解释恒星的活动，我们利用虚拟行星实验室（VPL）观测到的太阳XUV光谱作为活跃的类太阳恒星的代理。我们发现大的变化，大多数化学物种的混合比在行星轨道A型恒星辐射强XUV通量诱导一个非常有效的光解。对于某些物种来说，这些变化可以传播到行星大气的很深处，达到1巴左右的压力。为了观察不平衡化学，我们倾向于Teq=1000 K的热超导体和Teq=3000$ K的超热超导体，它们的大气中也有温度反转。另一方面，不平衡计算预测，在光谱中的行星与中间温度的变化不大。我们还表明，类似于现代太阳的恒星活动驱动大气物种的混合比剖面的重要变化。然而，这些变化发生在非常高的大气高度，因此不会影响预测的光谱。我们估计，在未来具有红外光谱能力的任务中，可以鲁棒地检测和研究围绕附近明亮恒星运行的行星中不平衡化学的影响，例如，JWST和ARIEL。
2020-05-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Super stellar abundances of alkali metals suggest significant migration for Hot Jupiters
我们调查的起源测量过剩的碱金属在大气中的热气巨星，相对于他们的宿主恒星和大气中的水丰度。我们发现，形成外部的水雪线，然后向内磁盘驱动的迁移结果在过剩的吸积的贫氧，耐火材料丰富的材料从雪线内。这自然会导致相对于其宿主恒星的整体组成，行星大气中的碱金属富集，但水的相对丰度与恒星宿主相似。这些相对丰度不能用原地形成来解释，原地形成将耐火元素置于行星内部深处而不是大气中。因此，我们认为，测量组成的大气中的热彗星是一致的显着迁移，至少有一个子集的热气巨星。我们的模型对大气成分做出了强有力的预测，这些预测可以通过JWST和Ariel的未来数据得到证实。
2021-10-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Magnetic Effects in Hot Jupiter Atmospheres
本文对温度范围为1100- 1800 K的高温超导体大气进行了磁流体动力学（MHD）模拟。在温度为$\lesssim$ 1400 K的大气中，磁效应可以忽略不计。在较高的温度下，风是可变的，在许多情况下，平均赤道气流可能会向西，与它们的流体动力学对应物相反。欧姆耗散在温度$\sim$ 1500- 1600 K时达到峰值，取决于场强，最大值$\sim 10^{18}$ W在10 bar，大大低于先前的估计。根据所做的有限参数研究，该值不能随着风力增加、温度升高、场强升高、边界条件不同或扩散率降低而显著增加。虽然在这些模拟中没有解决，但有适度的证据表明，磁浮力不稳定性可能在热大气中进行。
2014-09-01 astro-ph.EP
Thermal Response of A Solar-like Atmosphere to An Electron Beam from A Hot Jupiter: A Numerical Experiment
我们调查的太阳型恒星的大气的热响应的电子束注入从热木星进行1维磁流体动力学数值实验与非线性波耗散，辐射冷却和热传导。在我们的实验中，恒星大气是非旋转的，并被建模为一个1-D开放的通量管膨胀超径向从恒星光球的行星。电子束被认为是从行星磁层的重联点产生的。电子束的影响，然后在我们的模拟中实现的束的动量和能量的耗散在库仑碰撞成为有效的电晕的基础。当电子束提供足够的能量时，在色球层中形成暖区。这个暖区大大增强了色球层和过渡区温度对应的辐射通量。由于热不稳定性，暖区也可以间歇性地对与日冕温度相关的辐射通量做出贡献。然而，由于加热点的面积很小，光束诱导的色球辐射的总光度比观测到的HD 179949的Ca II辐射小几个数量级。
2009-09-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cloud Atlas: Hubble Space Telescope Near-Infrared Spectral Library of Brown Dwarfs, Planetary-mass companions, and hot Jupiters
贝叶斯大气反演工具可以对棕矮星和热矮星大气的性质进行约束。为了充分利用这些方法，具有充分理解的不确定性的高信噪比光谱库是必不可少的。我们提出了一个高信噪比（1.10-1.69微米）的76个棕矮星和热彗星的热发射光谱库。我们所有的光谱都是用哈勃太空望远镜的广角相机3号仪器和它的G141棱镜获得的。这些天体的近红外光谱类型从L4到Y1不等。我们的八个目标估计质量低于氘燃烧极限。我们分析了数据库，以确定特殊的对象和/或多个系统，得出的结论是，这个样本包括两个非常低的表面重力对象和五个中等表面重力对象。此外，旨在寻找复合大气褐矮星的光谱指数表明，我们样本中的八个物体是拥有这种大气的强有力的候选者。这些天体都不是过亮的，因此它们的复合大气层不太可能是由伴星引起的人造物。八个确认的候选者中有五个被报道为光度可变的，这表明复合大气指数在识别具有强烈异质云层覆盖的棕矮星方面是有用的。我们在近红外色星等图中比较了热矮星和棕矮星。我们确认，在我们的样本中，最冷的热彗星的光谱类似于中L型矮星，和最热的热彗星的光谱类似于M型矮星。我们的样本提供了一个广泛的超冷大气的统一数据集，允许大规模的比较研究，并提供了一个HST的传统光谱库。
2018-12-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
ALMA spectroscopic detection of water vapour in the atmosphere of the giant gas planet Jupiter
1994年7月苏梅克-列维9号彗星在44 $^\circ$ S附近碰撞后，在木星大气中首次探测到痕量物质。大多数这些痕量物质都是用光谱毫米/亚毫米观测探测到的。在木星的大气中，微量气体在大气化学中扮演着重要的角色，包括非均相和均相化学反应、与辐射的相互作用以及相变。利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）首次对木星大气层中水（H $_{2}$ O）的旋转发射线进行了光谱探测，探测频率为$ν$ = 183.310 GHz，分子跃迁J = 3 $_{1,3}$ $-$ 2 $_{2,2}$.水发射谱线的统计柱密度为N（H $_{2}$ O）$\sim$ 4 $\times$ 10 $^{15}$ cm $^{-2}$。在木星平流层发现了H $_{2}$ O的转动发射线，其$\geq$ 3 $σ$具有统计学意义. H $_{2}$ O的柱密度对应于相对于H $_{2}$的丰度分数为f（H $_{2}$ O）$\sim$ 4 $\times$ 10 $^{-9}$。
2021-04-08 astro-ph.EP
Westward hotspot offset explained by subcritical dynamo action in an ultra-hot Jupiter atmosphere
本文首次对约2400 K的超热木星大气进行磁流体动力学模拟，发现亚临界发电机过程触发层流平均流破裂并导致零或西向热斑偏移，为解释观测到的热斑偏移多样性提供了新机制。
2024-07-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Tempests in the Troposphere: Mapping the Impact of Giant Storms on Jupiter's Deep Atmosphere
本研究利用朱诺号微波辐射计2017年的观测及模拟，发现木星风暴会消耗上层大气氨并使其升温、将物质沉降至深层，证实水与氨循环耦合，是木星和土星对流层氨损耗的关键原因。
2025-02-23 astro-ph.EP
Detection of a bolide in Jupiter's atmosphere with Juno UVS
朱诺号任务中的紫外线观测仪记录了木星大气层中一个点源发出的短暂明亮辐射。光谱表明，发射是一致的9600-K黑体位于225公里以上的1巴水平和持续时间的发射是17毫秒和150秒之间。这些特征与木星大气层中的火流星一致。根据发射的能量，我们估计撞击物的质量为250-5000公斤，相当于直径1-4米。通过考虑朱诺号UVS在任务的前27个近木星期间进行的所有观测，我们估计质量大于250-5000公斤的撞击物的撞击通量率为每年24，000。
2021-02-08 astro-ph.EP
H2O abundances in the atmospheres of three hot Jupiters
巨行星形成的核心吸积理论预测了行星包层中元素丰度的富集是由微行星的失控吸积引起的，这与木星大气中C、N、P、S、Ar和Ar的超太阳丰度是一致的。然而，对于太阳系的巨行星来说，O的丰度是未知的，这是因为它们的超冷大气层中有水凝结，从而构成了太阳系形成的关键未知因素。另一方面，已知有数百个太阳系外的热彗星具有非常高的温度（>~1000 K），使它们成为测量H2O丰度的极好目标，因此，它们的大气中的氧气。我们约束大气中的H2O丰度在三个热的彗星（HD 189733 b，HD 209458 b，和WASP-12 b），跨越一个很宽的温度范围（1200-2500 K），使用他们的近红外透射光谱使用HST WFC 3仪器。我们报告了HD 189733 b和HD 209458 b中H2O的结论性测量结果，而WASP-12 b中的H2O测量结果并不受当前数据的约束。这些数据允许HD 189733 b和WASP-12 b的丰度接近太阳，也显着低于太阳。然而，对于HD 209458 b，我们报告了迄今为止在系外行星中最精确的H2O测量结果，表明约有20-135个太阳下的H2O丰度。我们讨论了我们的研究结果的影响，形成条件的热彗星和云的可能性在其大气中。我们的研究结果突出了高精度光谱的热蒸发器推导其H2O丰度的至关重要性。
2014-07-22 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
Detection of ionized calcium in the atmosphere of the ultra-hot Jupiter KELT-9b
KELT-9 b的昼面温度超过4500 K，与中K型恒星相当，是已知最热的行星。它的极端温度使KELT-9 b成为研究气体巨行星性质和多样性的特别有趣的试验台。我们使用卡拉阿尔托3.5 m望远镜上的CARMENES仪器以高光谱分辨率（R $\sim$ 94，600）观察了KELT-9 b的凌日。使用这些数据，我们检测的第一次电离钙（钙三重态）的吸收在大气中的KELT-9 B，这是第二次，钙已被观察到在一个热木星。我们的观察还揭示了突出的H $α$吸收，证实了KELT-9 b周围存在扩展的氢包封。我们比较我们的检测与大气模型，发现所有四条线之间形成的大气温度为6100 K和8000 K和CaII线形成在10和50 nbar之间的压力，而H $α$线形成在较低的压力（$\sim$ 6 nbar），在大气中较高。H $α$线核心形成的高度为$\sim$ 1.4 R $_{p}$，正好位于行星洛希叶（$\sim$ 1.9 R $_{p}$）内。因此，H $α$谱线和其他观测到的巴耳末谱线和金属谱线不是直接探测逃逸的高层大气，而是作为大气温度计，使我们能够探测行星的温度分布，从而探测能量收支。
2019-12-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Possible Transient Luminous Events observed in Jupiter's upper atmosphere
使用朱诺号宇宙飞船上的紫外线观测仪在木星大气层中探测到了11次短暂的明亮闪光。这些明亮的闪光只观察到在一个单一的旋转的航天器和它们的亮度随时间呈指数衰减，持续时间为~1.4 ms。光谱主要由H2莱曼带发射和大气吸收的水平的基础上，我们估计的源高度为260公里以上的1酒吧的水平。基于这些特征，我们认为这些是木星高层大气瞬态发光事件（TLEs）的观测结果。特别是，我们认为，这些是精灵，精灵或精灵晕，三种类型的TLEs发生在地球的高层大气中的对流层雷击。这是由可见光成像支持，它显示了云的特征典型的闪电源区的位置，几个明亮的闪光。TLE以前只在地球上被观察到，尽管理论和实验工作预测它们也应该存在于木星上。
2020-10-26 astro-ph.EP
Neutral metals in the atmosphere of HD149026b
高色散光谱学的最新进展揭示了日面温度大于2000 K的高温超导体（UHJ）大气中存在蒸发的重金属和离子。利用斯巴鲁望远镜获得的高分辨率透射光谱的档案数据，我们在HD 149026 b中寻找中性金属，这是一个比UHJ更冷的热木星。通过去除恒星和大地吸收，并使用互相关技术，我们报告尝试检测中性钛与4.4西格玛和中性铁与2.8西格玛在大气中的边缘信号。这是第一次在系外行星大气中探测到中性钛。在该温度范围内，钛倾向于形成氧化钛（TiO）。我们没有探测到TiO的任何信号，这表明大气中的C/O比高于太阳值。在温度低于UHJ的热彗星大气中探测到金属元素，将有助于了解热彗星的大气结构和形成历史。
2021-01-30 astro-ph.EP
Results from a set of three-dimensional numerical experiments of a hot Jupiter atmosphere
我们提出了一个热木星大气层的模拟，名义上是基于HD 209458b，旨在探索深层大气的演变，以及纬向流或射流的加速。我们发现超旋转赤道急流的发生对各种参数的变化是鲁棒的，并且在很长的时间尺度上，即使在没有强烈的内部或底部边界阻力的情况下。这种喷流只在一个模拟中减少，在那里我们强烈地迫使深大气层赤道到极点的温度梯度在很长的时间尺度。最后，虽然我们大气中的涡流动量通量与潮汐锁定行星上加速喷流的机制相似，但情况似乎更复杂。我们提出了一个射流驱动的涡动量输运和平均流的组合的初步证据。
2017-04-03 astro-ph.EP
Self-consistent 1D modelling of Jupiter's upper atmosphere as an exoplanet analogue
University of Vienna（维也纳大学）；International Institute for Applied Systems Analysis（国际应用系统分析研究所）
研究人员扩展Kompot模型模拟巨系外行星富氢大气，以木星为基准验证模型，其再现木星高层大气热结构与CH4丰度，为系外行星大气模拟提供基线。
2026-08-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
Storms and the Depletion of Ammonia in Jupiter: II. Explaining the Juno Observations
朱诺号宇宙飞船对木星深层大气的观测揭示了几个令人困惑的事实：氨的浓度在几十巴的压力下是可变的，并且强烈依赖于纬度。虽然大多数纬度的氨含量都很低，但木星赤道带的氨含量很高，而且几乎与深度一致。与此同时，赤道带的独特之处在于它没有闪电，而闪电在地球上的其他地方都很普遍。我们表明，一个模型占存在的小规模对流和水风暴起源于木星的深层大气占的意见。在地球上观察到强雷暴的地方，我们估计富含氨的冰雹（“蘑菇球”）的形成和随后的下降气流可以有效地耗尽上层大气中的氨，并将其有效地输送到更深的层次。在赤道区，没有雷暴表明这一过程没有发生，这意味着小尺度对流可以维持该地区的近均匀性。一个简单的模型满足质量和能量平衡占朱诺号的MWR观测的主要特点，并成功地再现了氨丰度和闪电率之间的负相关性作为纬度的函数。我们预测，在氨耗尽的地区，水也应该耗尽到很深的地方。冷凝物在远比其冷凝水平更深的地方才能通过对流很好地混合，这一事实对我们理解木星的深层内部和一般的巨行星大气层产生了影响。
2020-12-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Condensation-inhibited convection in hydrogen-rich atmospheres: Stability against double-diffusive processes and thermal profiles for Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune
在大气中，云凝结区的特征是相关凝结物质的丰度有很强的垂直梯度。在地球上，由于N $_2$比水蒸气重，因此只有释放出的潜热才对对流产生显著影响，因此平均分子量的梯度对动力学的影响相对较小。相反，在氢占主导地位的大气中（例如巨行星），所有冷凝物质都比背景气体重得多。如果特定物种的富集超过临界阈值，这可以稳定云层附近的大气层，防止对流。这就提出了两个问题。在这样一个稳定的层中，是什么在传输能量？巨行星的热分布会受到什么影响？为了回答这些问题，我们首先进行了一个线性分析的对流和双扩散不稳定性的可冷凝介质中显示，有效的冷凝可以抑制双扩散对流。这表明，一个稳定的辐射层可以在云凝结水平附近形成，导致深层大气温度的升高。然后，我们研究了最丰富的物种-水--与稳态大气模式的凝结的影响。与标准模型相比，在关键化学示踪剂的淬火深度处，温度升高可达数百度。总的来说，这种效应可能对我们理解巨行星大气的动力学和化学状态，对它们未来的观测（例如朱诺）以及它们的内部演化有许多影响。
2016-10-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Intrinsic Temperature and Radiative-Convective Boundary Depth in the Atmospheres of Hot Jupiters
在巨行星大气模拟中，内禀温度$T_\mathrm{int}$和辐射对流边界（RCB）是重要的下边界条件。在一维辐射对流模式和三维大气环流模式中，通常假设$T_\mathrm{int}$与木星本身的温度相似，大约为100 K，这就产生了热木星的RCB大约为1 kbar。在这项工作中，我们表明，膨胀的半径，因此高比熵的内部，热超导体建议更高的$T_\mathrm{int}$值。假设这种效应主要是由于电流加热（而不是延迟冷却），我们推导出$T_\mathrm{eq}$和$T_\mathrm{int}$之间的平衡关系，表明后者可以取高达700 K的值。作为回应，RCB在大气中向上移动。使用一维辐射对流大气模式，我们发现RCB只有几个酒吧，而不是通常假设的RCB。这浅得多的RCB的大气结构，垂直和水平环流，相位曲线的解释，以及深冷阱对云的形成的影响有重要的意义。
2020-01-15 astro-ph.EP
From thermal dissociation to condensation in the atmospheres of ultra hot Jupiters: WASP-121b in context
一种新的系外行星已经出现：超热类地行星，最热的近距离气体巨星。它们中的大多数在HST/WFC 3探测的$1.1-1.7μm$带通中具有比预期弱的光谱特征，但在斯皮策探测的较长波长处具有较强的光谱特征。这使得以前的作者对这些行星的热结构和化学丰度做出了令人困惑的结论。利用WASP/MITgcm，我们研究了热离解、电离、H $^-$不透明度和云是如何塑造超高温超导体的热结构和光谱特性的，特别关注WASP-121 b。我们扩大我们的研究结果，以整个人口的超热embryiters通过分析量化的热解离及其对光谱特征的强度的影响。我们预测，大多数分子是热解离和碱离子在超高温光球的昼侧光球。这包括H $_{\rm 2}$ O、TiO、VO和H $_{\rm 2}$，但不包括CO，后者具有更强的分子键。由解离产生的垂直分子梯度显著减弱了来自水的光谱特征，而$4.5μm$ CO特征保持不变。H $^-$连续不透明度进一步削弱了HST/WFC 3带通中的水带。预计分子在到达临边之前会重新组合，导致临边和向阳面之间的化学成分和云覆盖量的数量级变化。总体而言，分子解离提供了对在大多数超热蒸发器中观察到的$1-2μm$带通中缺乏水的强光谱特征的定性理解。然而，定量地，我们的模型没有提供一个令人满意的匹配WASP-121 b发射光谱。与WASP-33 b和Kepler-33 Ab一起，它们似乎是需要更彻底了解…
2018-08-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Small but mighty: High-resolution spectroscopy of ultra-hot Jupiter atmospheres with compact telescopes. KELT-9 b's transmission spectrum with Wendelstein's FOCES Spectrograph
本研究利用Wendelstein天文台的FOCES高分辨率光谱仪和交叉相关技术，在超热木星KELT-9 b大气中检测到七种物质，证明小型望远镜同样能解析超热木星大气，从而拓宽了相关研究的范围。
2024-01-07 astro-ph.EP
Ultra-hot Jupiter atmospheres at high spectral resolution
Observatoire astronomique de l’Université de Genève（日内瓦大学天文台）；University of Bern（伯尔尼大学）；Center for Space and Habitability, University of Bern（伯尔尼大学太空与宜居中心）；Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto（波尔图大学空间天体物理研究所）；Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto（波尔图大学理学院物理与天文系）
通过高分辨率光谱学研究超高温木星大气，揭示其独特的物理和化学特征，提供关于极端行星大气的新信息。
2026-02-02 astro-ph.EP
Testing approximate infrared scattering radiative-transfer methods for hot Jupiter atmospheres
本文针对热木星大气辐射传输计算瓶颈，测试了吸收近似和变分迭代法两种近似长波散射方法，发现四流VIM在保证出射通量误差约1%的同时具有优异速度，适合用于GCM和反演建模。
2024-02-27 astro-ph.EP
Aeolus: A Markov--Chain Monte Carlo code for mapping ultracool atmospheres. An application on Jupiter and brown dwarf HST light curves
从观测到的行星光谱和相位曲线推导云量及其时间演变可以让我们对大气动力学有更深入的了解。在本文中，我们提出了Aeolus，一个马尔可夫链蒙特卡罗代码，映射棕矮星和其他超冷大气的结构。我们在一组独特的木星哈勃太空望远镜（HST）光变曲线上验证了风神。风神精确地检索木星大气层的主要特征的属性，如大红斑和一个主要的5微米热点。Aeolus是第一个在整个旋转周期内对巨行星进行实际观测的映射代码。在这项研究中，我们将Aeolus应用于2 MASSJ 21392676 +0220226和2 MASSJ 0136565 +093347的J和H波段HST光变曲线。Aeolus在这两颗棕矮星的大气层顶部（每个观测波长）检索了三个点，表面覆盖率分别为21+-3%和20.3+-1.5%。木星HST光变曲线将通过ADS/VIZIR公开提供。
2015-10-14 astro-ph.EP
Probing the terminator region atmosphere of the Hot-Jupiter XO-1b with transmission spectroscopy
我们在这里报告了热木星XO-1b的第一个红外光谱。这些观测是在XO-1系统的一次日食期间用哈勃太空望远镜上的NICMOS仪器获得的。在1.2和1.8微米之间的近光子噪声限制光谱学使我们能够以良好的精度确定这个热木星的行星大气的主要成分。这是第三个在近红外光谱数据中可以获得的热木星大气层。光谱显示存在水蒸气（H2O）、甲烷（CH 4）和二氧化碳（CO 2），并暗示可能存在一氧化碳（CO）。我们表明，公布的IRAC二次过境发射光度数据是兼容的大气成分在终止器确定的NICMOS光谱，与一系列可能的混合比和热配置文件;需要额外的发射光谱数据，以减少可能的解决方案的简并性。最后，我们注意到XO-1b和HD 209458 b的1.2-1.8微米透射光谱之间的相似性，这表明这两个系统除了具有相似的恒星/轨道和行星参数外，还可能具有相似的系外行星大气成分。
2010-02-12 astro-ph.EP
Assessing Spectra and Thermal Inversions due to TiO in Hot Jupiter Atmospheres
最近在一些炎热的太阳系的昼侧大气中探测到的逆温现象正在激发新的途径来了解它们的温度结构和其他大气条件之间的相互作用。特别是，TiO长期以来一直被认为会导致热对流层中的热反转，这取决于其他因素，如恒星辐射，C/O和垂直混合。TiO还具有已被检测到的光学和近红外光谱特征。然而，TiO签名的解释依赖于模型中使用的TiO不透明度的准确性。最近报道的Toto TiO线列表提供了一个新的机会来调查这些依赖关系，这是目前工作的目标。首先，我们调查如何托托线列表影响可观察到的传输和发射光谱的热超导体在低和高分辨率。与先前的线列表相比，Toto线列表中的改进导致模型光谱中可观察到的差异，特别是在高分辨率下的光学差异。其次，我们探讨了温度结构，辐射和组成与TiO作为光学不透明度的主要来源之间的相互作用，使用一维自洽大气模型。在其他趋势中，我们发现，由于TiO峰在C/O $\sim$ 0.9的热转化的倾向，与最近的研究一致。使用这些模型，我们进一步评估指标，以量化由于TiO的热反演，相比常用的斯皮策测光，在C/O，辐射，金属丰度，重力和恒星类型的范围内。
2020-06-08 astro-ph.EP
HST/STIS transmission spectrum of the ultra-hot Jupiter WASP-76 b confirms the presence of sodium in its atmosphere
我们提出了一个大气透射光谱的超热木星WASP-76 b通过分析档案数据获得的空间望远镜成像光谱仪（STIS）上的哈勃太空望远镜（HST）。该数据集跨越三个凌日，两个波长覆盖范围在2900和5700阿姆斯特朗之间，第三个在5250和10300阿姆斯特朗之间。从一维，时间依赖性光谱，我们构建了白色和彩色光曲线，后者具有典型的集成带宽约200阿姆斯特朗。考虑到WASP-76的伴星，我们计算了与波长相关的行星-恒星半径比。由此产生的WASP-76 b的透射光谱主要是由一个光谱斜率的增加不透明度对较短的波长的振幅约三个标度高度的假设下，行星平衡温度。如果斜率是由瑞利散射引起的，我们导出了~870 K的温度下限。在先前从高分辨率光谱中检测到原子钠的基础上，我们使用以钠为中心的较窄波段重新分析了HST数据。从大气检索的透射光谱，我们报告的证据，钠在2.9西格玛的意义。在这种情况下，大气顶部（10-5 bar）的检索温度为2300 + 412 - 392 K。我们还发现了氢化钛的边缘证据。然而，需要更多的高分辨率地面数据来证实这一发现。
2020-03-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detection Feasibility of H$_2$ in Ultra-hot Jupiter Atmospheres
超高温对流层（UHJ）由于其极端的性质，近年来成为大气研究的焦点。虽然分子氢（H $_2$）在UHJ大气中起着关键作用，但它尚未在系外行星上直接检测到。为了确定通过莱曼和维尔纳带的透射光谱进行H $_2$探测的可行性，我们模拟了UHJ大气层，其中H $_2$旋转温度从2000 K到4000 K变化，轨道A型恒星的温度范围从$T_{eff}$ = 8，500 K到$T_{eff}$ = 10，300 K。我们提出了模拟传输光谱的每个行星-恒星的温度组合，同时增加泊松噪声的幅度从0.5%到2.0%不等。最后，我们交叉相关的光谱与预期的大气H $_2$吸收模板为每个温度组合。我们的研究结果表明，H $_2$检测与目前的设施，即哈勃太空望远镜，是不可能的。然而，H $_2$的直接大气透射光谱学在未来具有紫外线能力的旗舰飞行任务中可能是可行的。
2022-07-13 astro-ph.EP
Jupiter's "Cold" Formation in the Protosolar Disk Shadow: An Explanation for the Planet's Uniformly Enriched Atmosphere
大气成分为行星的形成和演化提供了有价值的线索。木星一直是研究最充分的巨行星，就其大气而言;然而，木星大气成分的起源仍然是一个谜，因为氮和惰性气体的丰度与其他元素一样高，只能来自极冷的环境。我们提出了一个新的想法来解释木星的大气成分：灰尘堆积在H $_2$ O雪线投下阴影，冷却木星轨道，使N $_2$和惰性气体可以冻结。在阴影区形成的星子或核心可以通过溶解在包层中富集氮和稀有气体，就像其他元素一样。本文用辐射转移计算方法计算了被遮蔽的原太阳盘的温度结构。然后，我们研究了木星的径向挥发分分布，并通过凝结计算预测了木星的大气成分。我们发现，目前的木星轨道附近，大约$3$ - $7~{\rm AU}$，可以作为$30~{\rm K}$冷，如果小尘埃表面密度变化的一个因素，$\gtrsim30$跨越H $_2$ O雪线。根据先前的晶粒生长模拟，如果硅酸盐晶粒比冰晶粒更脆弱，则可以通过弱圆盘湍流来实现这种条件。阴影可以引起大多数挥发性物质的冷凝，即N $_2$和Ar。我们表明，阴影固体的溶解可以解释木星大气中的元素丰度模式，即使原木星是在木星目前的轨道附近形成的。盘影可能在控制大气成分方面起着至关重要的作用。阴影的影响也影响了JWST对即将到来的系外行星大气观测的解释。
2021-06-16 astro-ph.EP
Evidence for a Dayside Thermal Inversion and High Metallicity for the Hot Jupiter WASP-18b
我们发现了一个强烈的热逆温在昼侧大气中的高辐射热木星WASP-18 b（T $_{eq}=2411K$，$M=10.3M_{J}$）的基础上，从哈勃太空望远镜的二次日食观测和斯皮策日食测光发射光谱的证据。我们证明了在1.4 $μ$ m处的吸收或发射中缺乏水蒸气。然而，我们推断在4.5 $μ$ m处的发射和在1.6 $μ$ m处的吸收归因于CO，以及未检测到所有其他相关物质（例如，TiO、VO）。最可能的大气反演解表明C/O比为1，金属丰度高（C/H= $283^{+395}_{-138}\times$ solar）。衍生的成分和T/P配置文件表明，WASP-18 b是第一个例子，既有一个行星与非氧化物驱动的热逆温和行星的大气金属丰度不一致的预测在$>2σ$的质量为100亿美元的行星。未来的观测是必要的，以确认这些结果所暗示的不寻常的行星性质。
2017-12-01 astro-ph.EP
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
Variability from thermo-resistive instability in the atmospheres of hot jupiters
热木星的大气层可能会受到热阻不稳定性的影响，其中随着温度的增加，电导率会导致失控的欧姆加热。我们介绍了一个简化的模型，在赤道地区的热木星，包括对大气流动的反反应，增加电导率导致通量冻结，这反过来又淬火的流量，因此欧姆加热的本地动态。我们展示了一个新的时间依赖性的解决方案，出现了温度依赖性的电导率（而温度无关的电导率总是演变到一个稳态）。周期性循环由阿尔芬振荡的爆发组成，这些振荡被静止的间隔分开，磁雷诺数在小于和大于1的值之间交替，保持振荡。我们调查的区域的压力和温度的不稳定性工作。对于典型的赤道大气模型中看到的加速度，我们发现不稳定的压力$\sim 0.1$ -$1\ {\rm bar}$和温度$\approx 1300$ -$1800\ {\rm K}$磁场$\sim 10\ {\rm G}$。与以往基于恒定风速的研究不同，我们发现，较弱的磁场的不稳定性更强。我们的研究结果进一步支持了这样一种观点，即可变性应该是木星磁化热大气的一个特征，特别是在中等温度下。在热木星大气动力学的MHD模型中，电导率的温度依赖性是一个重要的组成部分。
2022-10-19 astro-ph.EP
The UM, a fully--compressible, non--hydrostatic, deep atmosphere GCM, applied to hot Jupiters
我们正在采用英国气象局的全球环流模型（GCM），即所谓的统一模型（UM），用于研究热对流。在这项工作中，我们展示了最复杂的动力学核心的成功适应，解决大气运动方程的GCM组件，可在UM，ENDGame（甚至更新的动力学一般大气环境建模）。在相同的数值方案ENDGame支持不同程度的简化下的动力学方程的解决方案。我们目前的结果从一个简单的，浅（在大气域）热木星模型（SHJ），和一个更现实的（更深的大气层）HD 209458b测试用例。对于这两个测试情况下，我们发现，大规模的，时间平均（超过1200天规定的测试期间），大气的动力学状态是相对不敏感的动力学方程的简化程度。然而，当试图重现从其他模型导出的这些测试用例的结果时，存在问题。对于SHJ的情况下，下（和上）边界相交的大气的主要动力学特征，这意味着结果是严重依赖于边界条件。对于HD 209458b测试案例，当使用更完整的动力学模型时，大气在1200天后仍明显处于演变状态，并且处于瞬态。求解完整的（深层大气和非流体静力学）动力学方程允许通过科里奥利和度量项在大气的垂直和水平动量之间进行交换。随后，高层大气和更深的缓慢演变（辐射不活跃）的大气之间的相互作用显着改变了结果，并在超过1200天的时间尺度上发挥作用。
2013-11-08 astro-ph.EP
Implications of three-dimensional chemical transport in hot Jupiter atmospheres: results from a consistently coupled chemistry-radiation-hydrodynamics model
我们目前的结果从一组使用完全耦合的三维（3D）化学辐射流体动力学模型的模拟和研究的大规模大气流动在热木星大气中的化学物质的运输效果。我们将一个灵活的化学动力学方案与英国气象局统一模型相结合，该模型能够研究化学、辐射转移和流体动力学的相互作用。我们使用一个新发布的“简化”化学网络，包括30种化学物质，这些化学物质是专门为3D大气模型中的应用而开发的。我们模拟了研究得很好的热彗星HD~ 209458 b和HD~ 189733 b的大气，它们都有几百开尔文的昼-夜温差和超旋转赤道喷流。我们发现定性相当不同的化学结构之间的两颗行星，特别是甲烷（CH $_4$），当平流的化学物种。我们的研究结果表明，考虑3D化学输运对于了解热木星大气的化学成分至关重要。与通过假设局部化学平衡或包括1D -甚至2D -化学混合的模型所预期的相比，3D混合导致吸收气相物质的丰度发生显着变化。我们发现，CH $_4$，二氧化碳（CO $_2$）和氨（NH $_3$）是特别有趣的，因为这些物种的三维混合导致突出的签名的平衡化学的传输和发射光谱，检测与不久的将来的仪器。
2020-04-14 astro-ph.EP
Transport and Thermochemical Kinetics of Alkali Species in Hot Jupiter Atmospheres: Implications for Magnetic Models
Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）；University of Exeter（埃克塞特大学）；University of Newcastle（纽卡斯尔大学）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；University of California, Los Angeles（加利福尼亚大学洛杉矶分校）
研究热木星大气中碱金属的热化学动力学，发现离子淬灭发生在1-10 mbar，增强夜面及中纬度磁相互作用，并指出化学动力学对磁建模至关重要。
2026-09-23 astro-ph.EP
A Full-Atmosphere Model of Jupiter
本研究构建了覆盖木星全大气的一维光化学-热化学动力学模型，首次纳入大跨度硫化学过程，验证了主要化学特征并做出多项可观测检验的新预测。
2025-09-04 astro-ph.EP
Magnetic Drag on Hot Jupiter Atmospheric Winds
大气温度T ~ 1000 K的热电离层具有足够的残余热电离水平，使离子与行星磁场相互作用，从而对（中性）大气风产生相当大的磁阻力。我们评估了热木星HD 209458 b的代表性三维大气模型中磁阻力的大小，发现在这类大气中限制风速是一种合理的机制。磁阻力有很强的几何依赖性，无论是从白天到黑夜（在高层大气中），这可能会有有趣的后果，大气流动模式。推而广之，具有瞬时加热大气层的近距离偏心行星将经历随时间变化的磁阻力水平。热大气环流模型中磁阻力的稳健处理可能需要迭代求解磁感应和Saha方程，因为流体动力学流动正在演变。
2010-03-19 astro-ph.EP
Fractal Aggregate Aerosols in the Virga Cloud Code II: Exploring the Effects of Key Cloud Parameters in Warm Neptune, Hot Jupiter and Brown Dwarf Atmospheres
研究探讨了不同云参数对温暖海王星、热木星和棕矮星大气光谱的影响，揭示了粒子形态对传输和发射光谱的关键作用。
2025-12-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Thermal Processes Governing Hot-Jupiter Radii
对于某些凌日热彗星的半径大于预期，有许多解释，包括恒星或轨道能量沉积在大气层深处或内部深处。在本文中，我们探讨了以下因素对热木星半径演化的重要影响：（i）高层大气、深层大气和对流内部的附加热源;（ii）通过行星昼侧、夜侧和两极的深层内部的持续冷却;（iii）向夜侧的热量再分配程度;（iv）太阳辐射的强度。以及（iv）推测存在一种高层大气吸收剂，从而在某些近距离巨行星中产生异常高温的高层大气和反转。特别是，我们比较了在相同的功率水平下大气和深层内部加热的半径膨胀效应，并推导出当夜侧冷却被纳入时实现给定半径增加所需的功率。我们发现，包括一致的白天/夜晚冷却的模型更类似于各向同性照射的模型时，有更多的热量从昼侧到夜侧重新分配。此外，我们考虑了欧姆加热在大气和/或对流内部膨胀的热膨胀剂的功效。我们的结论是：（1）最高辐射的行星在其向阳面的大部分时间内不可能稳定地具有uB >（10 km/s高斯），其中u是纬向风速，B是大气中的偶极磁场强度;（2）欧姆加热本身不会导致行星半径失控。
2013-06-18 astro-ph.EP
Silicon in the dayside atmospheres of two ultra-hot Jupiters
高辐射气体巨行星的大气层中有大量的原子和离子物种。在这里，我们观察到两个超热闪烁体WASP-33 b和KELT-20 b/MASCARA-2b在近红外波段与CARMENES的热发射光谱。通过高分辨率多普勒光谱，我们在它们的昼侧大气中寻找中性硅（Si）。我们通过与模型光谱的互相关来检测这两颗行星的Si光谱特征。假设太阳大气成分时，观测到的探测水平分别为4.8 $\mathrmσ$和5.4 $\mathrmσ$。这是第一次在系外行星大气中探测到硅。硅的存在是一个重要的发现，因为它在云的形成中起着重要的作用，因此也是行星能量平衡的基础。由于谱线是在发射中检测到的，我们的研究结果也证实了两颗行星昼侧大气中存在倒置的温度分布。
2021-12-20 astro-ph.EP
Synergies between space telescopes in the photometric characterization of the atmospheres of Hot Jupiters
上一代的仪器有机会发现数千颗太阳系外行星，更多的将伴随着当前和未来的行星搜索任务。为了进一步描述系外行星的特征，本文描述了一种方法，比较了HST，CHEOPS，TESS，PLATO和JWST等空间望远镜对热彗星的光度观测，并给出了它们大气的第一手特征。我们分析了一组行星系托管热木星的大气模板是在文献中。对于每个系统，我们模拟不同仪器观察到的渡越光曲线，将入射光谱与相应的仪器吞吐量进行卷积。因此，对于每个仪器，我们测量预期的过境深度，并估计相关的不确定性。最后，我们比较了过境深度所看到的选定的仪器，我们量化的多波段过境测光的行星大气的影响。我们还分析了一组不同的恒星星等，活动水平，过境持续时间和大气模板的模拟方案，以找到这种观测方法的最佳情况。我们发现，在一般情况下，目前，特别是未来的空间望远镜提供足够的光度精度，以检测在不同波长的过境深度之间的显着差异。特别是，我们发现，由于大气层的热彗星的色效应是最大化在以后的光谱型和恒星活动的影响是小于测量的不确定性。
2019-07-01 astro-ph.EP
Detection of titanium oxide in the atmosphere of a hot Jupiter
当系外行星凌日其宿主恒星时，来自恒星的一些光被行星大气中的原子和分子吸收，导致行星看起来更大;将行星的观测尺寸绘制为光波长的函数，就会产生透射光谱。测量透射光谱的微小变化，再加上大气建模，就可以为系外行星大气的性质提供线索。以这种方式，在几颗热的巨型系外行星的大气中检测到了由轻元素$-$（如氢、氧、碳、钠和钾$-$）组成的化学物质，但迄今为止，由重元素组成的分子被证明是难以捉摸的。尽管如此，已经预测，金属氧化物，如氧化钛（TiO）和氧化钒，出现在非常热的系外行星大气的可观测区域，导致昼侧的热反转。在这里，我们报告了在热木星行星WASP-19 b的大气中检测到TiO。我们的组合光谱具有广泛的光谱覆盖范围，揭示了TiO的存在（置信水平为7.7σ），强烈散射的烟雾（7.4σ）和钠（3.4σ），并证实了大气中存在水（7.9σ）。
2017-09-13 astro-ph.EP
Increased Heat Transport in Ultra-Hot Jupiter Atmospheres Through H$_2$ Dissociation/Recombination
一种新的系外行星开始出现：行星的昼侧大气层更接近恒星大气层，因为它们的大部分分子成分解离。这些物质解离的影响各不相同，必须仔细考虑。在这里，我们采取的第一步，了解的后果的离解和重组的分子氢（H $_2$）对大气热再循环。使用一个简单的能量平衡模型与东风，我们表明，H $_2$解离/重组可以显着增加日$-$夜间热传输超热彗星（UHJ）：气体巨系外行星，其中显着的H $_2$解离发生。来自UHJ高辐射昼面的氢原子将把一些储存在昼面的能量转移到行星的夜面，在那里氢原子重新结合成H $_2$ ;这种机制与潜热有相似之处。给定固定风速，这将起到增加热再循环效率的作用;或者，在考虑H $_2$解离/复合之后，测量的热再循环效率将需要更慢的风速。
2018-04-09 astro-ph.EP
Temporal Variability in Hot Jupiter Atmospheres
炽热的彗星在它们的昼面接收到强烈的入射恒星光，这驱动了强烈的大气环流，试图消除它们巨大的昼面与夜面通量对比。热木星大气层中的波动和不稳定性可能导致大气层的涌现特性随时间变化。在这项工作中，我们研究这样的天气在热木星大气中使用理想化的无云大气环流模式与双灰辐射转移。我们发现，热木星大气可以在全球平均温度的$\sim 0.1-1\%$水平和全球平均风速的$\sim 1-10\%$水平的时变。结果发现，观测量也是随时间变化的：二次食深度可以在$\lesssim 2\%$水平上变化，相位曲线振幅可以通过$\lesssim 1\%$变化，相位曲线偏移可以通过$\lesssim 5^{\circ}$移动，终端平均风速可以通过$\lesssim 2~ \mathrm{km}~\mathrm{s}^{-1}$变化。此外，我们计算了东部和西部的边缘平均风速与入射恒星通量和施加的阻力，参数化洛伦兹力在部分电离大气的强度。我们发现，东翼是蓝移的模型在很宽的范围内的平衡温度和阻力强度，而西翼只有红移，如果平衡温度是$\lesssim1500~\mathrm{K}$和阻力是弱的。最后，我们表明，通过JWST的二次日食观测，未来空间望远镜的相位曲线观测（例如，ARIEL），和/或多普勒风速测量与高分辨率光谱仪。
2019-12-31 astro-ph.EP physics.ao-ph
