Mass-Loss Evolution of Close-In Exoplanets: Evaporation of Hot Jupiters and the Effect on Population
在其演化过程中,短周期系外行星可能会由于来自其宿主恒星的强烈XUV(X射线和极紫外线)辐射而通过大气逃逸而失去包层质量。由轨道演化或强烈的大气逃逸引起的罗奇瓣溢出也会导致质量损失。为了研究质量损失对内行星种群的影响,我们计算了热彗星的演化,考虑了它们的包层质量损失和热收缩。质量损失被认为是发生通过XUV驱动的大气逃逸和以下的罗氏瓣溢出。质量损失的失控效应导致了种群的二分法:保留信封的热彗星和信封完全丢失的超级地球。演化主要取决于行星的核心质量,而对迁移历史的影响很小。在核心较小(约10个地球质量)的热木星中,失控的大气逃逸和随后的洛希瓣溢出可能会产生亚木星沙漠,正如在行星种群的质量和半径分布中所观察到的那样。将我们的结果与形成情景和观察到的系外行星种群进行比较,我们提出,近轨道系外行星的种群是通过捕获原行星盘内边缘的行星和随后的亚行星蒸发形成的。
2014-01-11 astro-ph.EP
New constraints on the future evaporation of the young exoplanets in the V1298 Tau system
年轻时的凌日行星是提高我们对系外大气层演化的理解的关键目标。我们提出了一个新的X射线观测V1298头与XMM-牛顿的结果,旨在更准确地确定高能量的辐射的四颗行星绕这个前主序星,和可能的变化,由于磁活动的短期和长期的时间尺度。在V1298 Tau系统中的行星质量的第一次测量之后,我们修改了早期对当前从行星大气逃逸率的猜测,采用我们更新的大气蒸发模型来预测该系统的未来演变。与先前的预期相反,我们发现两颗外行星不会受到Gyr时间尺度上任何蒸发的影响,而两颗较小的内行星也会受到同样的影响,除非它们的真实质量低于$\sim 40$ M $_\oplus$。这些结果证实了相对大质量的行星可以在其演化历史的早期达到质量半径图中的最终位置。
2021-12-21 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
The Influence of Coronal Mass Ejections on the Gas Dynamics of the Atmosphere of a "Hot~Jupiter" Exoplanet
本文介绍了一颗“热木星”系外行星在中心恒星发生日冕物质抛射(CME)过程中大气层气体动力学的三维数值模拟结果。这些计算假设恒星风和日冕物质抛射的参数是典型的太阳值。流动模式的特征变化被认为是准封闭和封闭(但明显扭曲的恒星的引力影响)的系外行星的气体信封。它表明,一个典型的日冕物质抛射是足以撕裂的外部的一个不对称的信封,位于超出罗氏瓣,并进行它远离系外行星。这导致在CME通过期间,系外行星包层的质量损失率大幅增加。对于封闭的包层,质量损失率增加约11倍,对于准封闭的包层,质量损失率增加约14倍。可能的演化后果的损失的一部分,在通过的CME的大气进行了讨论。
2016-09-28 astro-ph.EP
Coronal X-Ray Emission from Nearby, Low-Mass, Exoplanet Host Stars Observed by the MUSCLES and Mega-MUSCLES HST Treasury Survey Projects
本文利用钱德拉、XMM-牛顿和斯威夫特天文台观测MUSCLES与Mega-MUSCLES巡天样本中低质量系外行星宿主星的冕X射线辐射,测量其光度和耀发变率,为恒星EUV光谱建模提供关键约束。
2023-03-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
MHD study of planetary magnetospheric response during extreme solar wind conditions: Earth and exoplanet magnetospheres applications
背景:恒星风和行星际磁场改变了行星磁层的拓扑结构。因此,直接暴露于恒星风的危险影响,例如对绕地球运行的卫星的完整性或系外行星的可居住性的影响,取决于空间天气条件。目的:这项研究的目的是分析类地磁层对各种空间天气条件和行星际日冕物质抛射的反应。计算了磁层顶间距、开闭场线边界和等离子体流向行星表面的流动。研究方法:我们使用球坐标系下的MHD程序PLUTO对恒星风的动压和温度以及行星际磁场强度和方向进行了参数化研究。所分析的参数范围从正常的空间天气条件到极端的空间天气条件,这些条件与太阳主序的当前和早期地球轨道上的日冕物质抛射相一致。此外,分析了亚阿文太阳风配置对地球和系外行星磁层的影响。结果如下:即使在超级日冕物质抛射期间,在赤道纬度的地球日侧,太阳风的直接降水也是极不可能的。另一方面,在沿着太阳主序的早期演化阶段,一旦太阳自转速率至少快了$5$倍(<4.4亿年),地球表面在日冕物质抛射期间直接暴露在太阳风中。如今,高轨道、地球同步轨道和中轨道的卫星在日冕物质抛射期间直接暴露于太阳风,因为地球日侧的部分轨道超出弓形激波的鼻部。
2022-03-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evidence for a lost population of close-in exoplanets
我们调查蒸发历史的已知过境系外行星,以考虑质量,表面重力和轨道周期之间的相关性观察到的起源。我们表明,已知行星在目前的分离状态下的生存与一个简单的蒸发模型是一致的,但是许多相同的行星在更接近它们的宿主恒星的情况下不会生存下来。这些假定的近距离系统代表了一个丢失的人口,可以解释观察到的相关性。我们的结论是,Mazeh等人(2005)和Southworth等人(2007)注意到的相关性的基础关系很可能是M^2/R^3相对于^-2平面的线性截止,我们表明系外行星在该平面上的分布与蒸发模型非常一致。
2009-03-10 astro-ph.EP
X-ray variability of the triplet star system LTT1445 and evaporation history of the exoplanets around its A component
本研究通过钱德拉和eROSITA观测三合星系统LTT1445的X射线变化,结合VPLanet模拟,评估了LTT 1445A周围三颗岩质行星的光蒸发历史,发现LTT 1445Ad可能保留水面。
2024-04-26 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
X-ray irradiation and evaporation of the four young planets around V1298 Tau
年轻恒星周围的行星被认为是由于宿主恒星的高磁场活动而经历大气蒸发。在这里,我们报告的X射线观测的V1298头,一个年轻的恒星与四个过境系外行星。我们利用Chandra和ROSAT对主星的X射线观测,测量了行星当前的高能辐照水平,并采用恒星活动演化和系外行星质量损失模型来估计行星的可能演化。我们发现V1298 Tau的X射线亮度为$\log L_X$ [erg/s] $=30.1$,平均日冕温度为$\approx 9$ MK。这使这颗恒星在这个恒星年龄时处于X射线更明亮的恒星之列。我们估计辐射驱动的质量损失的系外行星,并发现它依赖于敏感的可能的演化自旋的恒星的轨道,以及对当前的行星密度。假设行星由于年轻而密度较低,我们发现最里面的两颗行星可能会失去大部分的气体包层,并且可能会蒸发到岩石核心,这取决于恒星的自旋演化。然而,如果行星更重,并且遵循较老行星的质量-半径关系,那么即使在最高的XUV照射情况下,预计也没有行星会越过半径间隙进入岩石状态,直到系统达到5 Gyr的年龄。
2020-05-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Coronal Mass Ejections and Exoplanets: A Numerical Perspective
日冕物质抛射(CME)比任何其他类型的太阳现象都更有活力。它们产生于高达$10^{33}$ erg的磁能的快速释放,主要是以粒子加速和体等离子体运动的形式。它们的恒星对应物,可能涉及更大的能量,预计将在塑造低质量恒星周围的环境条件方面发挥重要作用,在某些情况下,由于大气侵蚀和耗尽等过程,可能会对行星系统造成灾难性后果。尽管它们的重要性,恒星CME的直接观测证据几乎是不存在的。通过这种方式,数值模拟构成了非常有价值的工具,可以揭示恒星体系中的爆发行为。在这里,我们回顾了最近的结果,从现实的建模CME活跃的恒星,突出其关键作用,目前可用的观测约束的解释。我们包括对M-矮星进行的研究,重点是如何在不同波长的新兴签名相关的这些事件作为恒星的磁特性的函数而变化。最后,这些数值结果的影响和相关性的背景下,未来的主机恒星系外行星系统的特性进行了讨论。
2021-11-18 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Testing exoplanet evaporation with multi-transiting systems
光蒸发模型是解释小型近距离行星演化和半径谷起源的主要理论之一。然而,如果没有行星质量的测量,测试光蒸发的情况是具有挑战性的。即使个别行星的质量是可获得的,主恒星未知的EUV/X射线历史也很难评估光蒸发的作用。我们发现,多个过境行星的系统是最好的,严格测试的光蒸发模型。通过在一个多凌日系统中将一颗行星缩放到另一颗行星,可以否定宿主恒星不确定的EUV/X射线历史。通过关注包含行星的系统,我们可以估计出半径谷以上行星的最小质量(因此假设保留了大量的氢/氦包层)。这个最小质量是通过假设在半径谷以下的行星完全失去了它最初的氢/氦包层来估计的,然后计算在半径谷以上的任何行星需要多大的质量才能保持它的包层。我们将这种方法应用于104行星以上的半径差距在73个系统,足够精确的半径测量。我们发现很好的协议与光蒸发模型。只有两颗行星(开普勒-100c和142 c)似乎是不一致的,这表明它们有不同的形成历史,或者遵循不同的进化路径。我们的方法可以用来识别TESS系统,保证径向速度后续进一步测试的光蒸发模型。
2019-12-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Venus as an exoplanet analog: extended UV transit signatures and coronal occultations
通过分析2012年金星凌犯的多波长观测,发现紫外波段能探测恒星日冕的空间范围,为系外行星探测提供新途径。
2025-12-06 astro-ph.EP
Stellar magnetic activity and exoplanets
有人提出,由于近距离大质量行星与其宿主恒星之间的相互作用,磁活动可能会增强。在这篇文章中,我简要概述了恒星磁活动和系外行星之间的联系。恒星活动可以通过色球线、日冕辐射、表面斑点覆盖率等来探测。由于这些都是恒星磁性的表现,这些测量通常被用作恒星磁场的替代。在这里,而不是集中在磁代理,我概述了一些最近的结果磁场测量使用分光偏振观测。首先,我讨论了大尺度磁性,恒星自转和日冕辐射之间的一般趋势,并表明磁性似乎与恒星的内部结构相关。其次,我概述了一些工作,显示证据表明,系外行星可以(或不)作为增强其宿主恒星的活动。
2017-05-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
The impact of coronal mass ejections and flares on the atmosphere of the hot Jupiter HD189733b
高能恒星辐射可以使行星大气光蒸发,这可以在氢线的光谱凌日中观察到。对于系外行星HD 189733 b,在Ly- $α$线上的多次观测表明,大气蒸发是可变的,在$1.5$ -年的间隔内从未检测到的蒸发到增强的蒸发。巧合的是,当HD 189733 b被观测到蒸发时,在观测前8小时刚刚发生了一次恒星耀斑。这就引出了一个问题,即蒸发量的这种时间变化是否是由于耀斑、一次看不见的相关日冕物质抛射(CME),或者甚至是两者同时发生的影响而发生的。在这项工作中,我们调查耀斑(辐射),风和日冕物质抛射(粒子)对HD 189733 b大气的影响,使用三维辐射流体动力学模拟大气蒸发,自洽包括恒星光子加热。我们研究四个案例:第一-恒星的静止阶段,包括恒星风,第二-耀斑,第三-CME,第四-耀斑之后是CME。与静止的情况相比,我们发现,耀斑单独增加的蒸发率只有25%,而CME导致逃逸率增加了4倍。我们计算了Ly- $α$合成凌日,发现耀斑本身不能解释在Ly- $α$观测中观察到的高蓝移速度。然而,日冕物质抛射导致逃逸大气的速度增加,在高蓝移速度下增强了过境深度。虽然CME的影响显示出解释蓝移线特征的潜力,但我们的模型无法完全解释蓝移过境深度,这表明它们可能需要额外的物理机制。
2021-11-08 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Compositional imprints in density-distance-time: a rocky composition for close-in low-mass exoplanets from the location of the valley of evaporation
我们使用一个端到端的行星形成,热力学演化和大气逃逸模型来研究蒸发的统计印记如何依赖于行星核心的大部分组成(岩石与冰)。我们发现,人口广泛的印记,如“蒸发谷”的位置在距离半径平面和相应的双峰半径分布明显不同,这取决于散装组成的核心。与观测到的山谷位置(Fulton et al. 2017)的比较表明,接近的低质量开普勒行星主要由类似地球的岩石组成。结合MMR之外的周期比,这表明低质量的开普勒行星在水冰线内形成,但仍在进行轨道迁移。失去所有原始H/He的行星的核心半径变得可见。对于在距离-半径平面上处于这个“蒸发三角形”中的行星,其成分的简并度降低了。在观察到的图中,我们发现随着半径的增加,挥发物含量越来越高的趋势(R/R_Earth<1.6岩石; 1.6-3.0冰和/或H/He; >3:H/He)。质量密度图包含了关于形成和演化的重要信息。其特征性的破碎V形揭示了从固体行星到低质量核心主导的H/He行星,最后到气体主导的巨星的转变。蒸发导致低质量行星的密度和轨道距离是反相关的,与巨星相反,在巨星中,更近的行星密度较低,可能是由于膨胀。这里报告的统计特性的时间演变将是感兴趣的PLATO 2.0任务,将观察时间方面。
2017-12-01 astro-ph.EP
Hot super-Earths stripped by their host stars
模拟预测,热的超级地球大小的系外行星可以通过光蒸发剥离它们的外壳,这将使它们本身缺乏这些系外行星。然而,系外行星种群中的这种缺失却逃脱了严格的检测。在这里,我们证明,使用asteroseismology在开普勒任务期间观察到的系外行星和系外行星候选者的样本,虽然有大量的超地球大小的系外行星低入射通量,没有发现高入射通量。我们没有发现任何半径在2.2到3.8地球半径之间的系外行星,其入射通量超过地球上入射通量的650倍。系外行星数量的这种差距可以用挥发性元素的蒸发来解释,因此支持了预测。蒸发造成的热超级地球沙漠的确认将为行星系的模拟增加一个重要的限制,因为它们必须能够重现近距离超级地球的缺乏。
2016-04-18 astro-ph.EP
Magnetic activity in cool stars: manifestations and relevance to exoplanets
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung(马克斯·普朗克太阳系统研究所);Centro de Rádio Astronomia e Astrofísica Mackenzie, Universidade Presbiteriana Mackenzie(麦肯齐射电天文学与天体物理学中心,麦肯齐长老会大学);Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM(巴黎萨克雷大学,巴黎西岱大学,法国原子能和替代能源委员会,法国国家科学研究中心,天文信息与管理实验室);Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)(波茨坦莱布尼茨天体物理研究所);HUN-REN Research Centre for Astronomy and Earth Sciences, Konkoly Observatory(匈牙利研究网络地球与天文学研究中心,孔科利天文台);Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE, UBA-CONICET)(空间天体物理学与天体物理研究所);The Catholic University of America(美国天主教大学);The Hakubi Center for Advanced Research, Kyoto University(京都大学博雅教育研究中心);Department of Physics, Kyoto University(京都大学物理学系);University of Helsinki(赫尔辛基大学)
本文综述了冷恒星磁活动的观测表现和物理模型,探讨其对系外行星探测和宜居性的影响,并展望未来研究方向。
2026-07-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Simulating the Space Weather in the AU Mic System: Stellar Winds and Extreme Coronal Mass Ejections
最近在M矮星耀癍星显微镜座AU(AU Mic)周围发现了两颗近距离行星。这些海王星大小的行星(AU Mic b和c)似乎非常靠近系外行星群中所谓的“蒸发谷”,这使得该系统成为研究系外行星大气损失的重要目标。这一过程虽然主要由高能恒星辐射驱动,但将受到行星周围空间环境的强烈影响。在这里,我们提出了这最后一个领域的调查,执行3D数值模拟的静止恒星风从AU Mic,以及随时间变化的模拟描述了一个高能量的日冕物质抛射(CME)事件在这个系统中的演变。观测约束恒星磁场和性质的爆发纳入我们的模型。我们进行定性和定量表征的恒星风,新兴的CME,以及预期的稳定和瞬态条件沿两个系外行星的轨道。我们的结果预测了AU Mic及其行星的极端空间天气。这包括绝大多数系外行星轨道的亚阿尔夫文区,静止时非常高的动压和磁压值(在地球所经历的动压的$10^{2} - 10^{5}$倍内变化),以及在AU Mic观测到的频繁耀斑相关的任何逃逸CME通过期间的甚至更恶劣的环境。这些空间天气条件本身就对该系统中的系外行星大气(如果有的话)的生存构成了巨大的挑战。
2022-02-16 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Interaction of Trappist-1 exoplanets with coronal mass ejections: Joule heating, Poynting fluxes and the role of magnetic fields
本文通过MHD模拟研究Trappist-1b和e与CMEs的相互作用,揭示行星磁场对感应加热、坡印廷通量及电离层焦耳加热的影响,并给出可能加剧大气侵蚀的定量加热率。
2025-06-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Exoplanets as probes of the winds of host stars: the case of the M dwarf GJ 436
冷矮星的风很难观测到,只有少数M矮星呈现出观测导出的质量损失率(Mdot),跨越几个数量级。距离较近的系外行星很方便地位于恒星风的内部区域,因此可以用来探测它们的主恒星风的其他不可观测的局部性质。在这里,我们使用的本地恒星风的特征观测导出的研究中的大气蒸发的暖海王星GJ 436 b导出的全球特征的风的M-矮星主机。利用等温风模型,我们将恒星风温度限制在[0.36,0.43] MK范围内,其中Mdot=[0.5,2.5] × 10^{-15} Msyn/yr。通过计算恒星风和星际介质之间的压力平衡,我们得出GJ 436的天体层的大小约为25 au,比日光层明显更紧凑。在本文中,我们表明,传输光谱,再加上行星大气蒸发和恒星风模型,可以是一个有用的工具,约束大尺度的风结构的行星托管恒星。将我们的方法扩展到未来的行星系统发现将为行星外大气层和冷矮星风的综合表征开辟新的视角。
2017-06-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Stellar Imaging Coronagraph and Exoplanet Coronal Spectrometer: Two Additional Instruments for Exoplanet Exploration Onboard The WSO-UV 1.7 Meter Orbital Telescope
世界空间紫外线观测站是一个轨道光学望远镜,目前正在研制一个直径为1.7米的主镜。WSO-UV的目标是在115-310 nm的UV光谱范围内工作。它的两个主要科学仪器是紫外光谱仪和一个带滤光轮的紫外成像现场相机。WSO-UV项目目前正处于实施阶段,暂定2023年启动。最近,两个额外的仪器,专门用于系外行星已被提议为WSO-UV,这是本文的重点。太阳能光谱仪是一种用于系外行星的紫外光谱仪,旨在确定类地系外行星的系外层中氢和氧原子的丰度。光谱范围为115-130 nm,能够在系外行星过境期间同时测量氢和氧的发射强度。研究外逸层凌日光度曲线可以帮助区分不同类型的岩石行星。类地行星的外大气层温度远高于类金星行星,这是由于类地行星高层大气中主要冷却剂(CO2)的混合比较低,导致氧发射线处的凌日深度差异较大。因此,可以确定类地系外行星是类地行星、类金星行星还是其他行星。SCEDI是一个用于系外行星直接成像的恒星日冕仪,旨在直接探测从绕其母星运行的系外行星或从恒星附近反射的星光,包括星周盘,尘埃和团块。SCEDI将创建一个消色差(优化到420-700纳米波长范围),高对比度的星心日冕图像的拱星附近。这两种仪器:Udash和SCEDI,共享共同的电源和控制模块。目前的通信概述了这两个拟议的仪器的科学目标,并解释了他们的一些工程特点。
2018-10-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
Global Instability of Exo-Moon System Triggered by Photo-Evaporation
许多系外行星被发现在靠近其宿主恒星的轨道上,因此它们受到光蒸发的影响。先前的研究表明,开普勒任务探测到的大部分系外行星都被光蒸发严重侵蚀。在本文中,我们数值研究的影响,光蒸发的轨道演化的一个假想的月球系统围绕一颗行星。我们发现光蒸发对月球系统的稳定性至关重要。光蒸发会侵蚀地球的大气层,从而导致重大的质量损失。随着行星质量的减少,它的希尔半径缩小,其卫星的轨道半长轴和偏心率增加。当一些卫星接近其临界半长轴时,会触发月球系统的全球不稳定性,通常会导致两个,一个甚至零个幸存的卫星。一些丢失的卫星可能会逃离月球系统,成为一颗围绕恒星运行的新行星,或者进一步逃离,成为银河系中的一个自由漂浮物体。鉴于光蒸发的破坏性作用,我们推测,系外卫星在近距离行星($<0.1$ AU)中不太常见,特别是那些围绕M型恒星的行星,因为它们的X射线亮度更高,从而增强了光蒸发。本研究所获得的经验教训可能有助于正在进行的/未来的外卫星搜索计划的目标选择。
2016-09-27 astro-ph.EP
Hydrodynamic Escape of Mineral Atmosphere from Hot Rocky Exoplanet. I. Model Description
最近的系外行星统计数据表明,光蒸发对近距离低质量行星的质量和体积组成有很大影响。虽然有许多研究涉及富氢或富水大气的光蒸发,但尚未进行有关岩石蒸汽大气(或矿物大气)的详细调查。本文建立了一个新的一维水动力学模型,模拟了由Na、Mg、O、Si及其离子和电子组成的矿物大气在紫外光照射下的分子扩散、热传导、光化学/热化学、X射线和紫外线加热以及辐射线冷却(即,光学厚度和非LTE的影响)。本文的重点是描述我们的方法,但提出了一些新的发现。我们的流体动力学模拟表明,几乎所有的入射X射线和紫外线能量从主星转换成和损失的冷却剂气体物种,如钠,镁,镁$^+$,硅$^{2+}$,钠$^{3+}$和硅$^{3+}$的辐射发射。对于一颗围绕年轻太阳型恒星公转0.02~AU的地球大小的行星,我们发现X射线和紫外线的加热效率只有$1 \times 10^{-3}$那么小,相当于在各个方向上简单积分的质量损失率为0.3~ $\Mearth$ /Gyr.由于这种有效的冷却,质量为$1\Mearth$的热岩石系外行星上的矿物大气的光蒸发量不足以对行星质量和整体组成产生重大影响。这表明,尺寸大于地球半径的近距离高密度系外行星在高紫外线环境中生存。
2020-12-19 astro-ph.EP
Estimation of the XUV radiation onto close planets and their evaporation
内容:目前行星质量与入射恒星X射线通量的分布支持了这样一种观点,即大气层的光蒸发可能发生在近距离行星上。必须考虑综合影响。由于光蒸发的质量损失率的适当计算需要估计从整个XUV范围的总照射。目的:利用恒星日冕模型计算极紫外辐射对恒星光谱的贡献,将行星大气中光蒸发的分析从可达的X射线扩展到观测不到的极紫外辐射。行星的质量演化可以追溯到假设热损失主导其大气层的质量损失。方法:我们确定了82颗恒星的日冕模型与系外行星,有X射线观测。然后产生整个XUV范围(~1-912 nm)的合成光谱。用真实的EUV数据校准的EUV恒星通量的确定,使我们能够计算XUV照射对行星大气随时间的累积影响,以及已知密度的行星的质量演变。结果:首次标定了晚型恒星的EUV光度与恒星年龄的关系。在109颗系外行星的样本中,很少有质量大于~1.5 Mj的行星接收到高XUV通量,这表明强烈的光蒸发发生在短时间内,就像以前在X射线中发现的那样。这一假设也与观测到的行星质量随密度的分布相一致。随着时间的推移,光蒸发的累积效应表明,HD 209458 b可能从2000万年以来已经损失了0.2兆焦耳。结论:日冕辐射使靠近年轻晚型恒星的行星大气层迅速光蒸发。需要更复杂的模型来充分解释观测结果。
2011-05-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Magnetic interaction of stellar coronal mass ejections with close-in exoplanets: implication on planetary mass loss and Ly-$α$ transits
本研究通过三维辐射MHD模型,模拟恒星CME不同磁场结构对热木星磁层和质量损失的影响,发现CME增加质量损失率并改变磁层形态,径向CME在磁层最压缩时产生最大Ly-$\alpha$吸收。
2024-11-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
The evaporation of planetary atmosphere
本文提出了一种通过观测验证行星大气蒸发假设的新方法,指出已有足够明亮目标可供观测,且PLATO任务将发现更多。
2024-01-05 astro-ph.EP
The JADE code: Coupling secular exoplanetary dynamics and photo-evaporation
针对近距行星缺乏高精度耦合轨道迁移与大气逃逸模型的问题,开发了JADE代码以模拟长期大气与动力学演化,并在GJ436 b上揭示了两者间的强烈相互作用,表明迁移可推迟蒸发从而塑造热海王星沙漠边缘。
2021-03-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
Identifying Flare Locations Through Exoplanet Transit Occultations
本文提出利用行星或双星掩食正在发生的恒星耀斑,并结合凌星时间与几何结构约束耀斑经纬度;基于TESS主任务估计存在3–22次可探测事件,并分析CM Draconis候选事件。
2025-01-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Discovery of a Transiting Adolescent Sub-Neptune Exoplanet with K2
恒星年龄在系外行星的测量属性和发生率中的作用还没有得到很好的理解。这部分是由于缺乏已知的年轻行星,以及大多数系外行星宿主恒星的年龄测定的不确定性。年龄受到严格限制的系外行星,特别是那些年轻的系外行星,可以作为研究的基准,以限制与行星相关的进化时间尺度。这种时间尺度可能涉及轨道迁移、引力收缩或大气光蒸发等机制。在这里,我们报告发现一个青少年过境亚海王星从K2测光的低质量恒星K2-284。根据多个年龄指标,我们估计该恒星的年龄为1.2亿年,68%的置信区间为1亿-7.6亿年。K2-284 b的大小($R_P$ = 2.8 $\pm$ 0.1 $R_\oplus$)加上它的年轻,使它成为一个有趣的案例研究的光蒸发模型,预测增强大气质量损失在早期演化阶段。
2018-11-09 astro-ph.EP
Stellar magnetic activity and Star-Planet Interactions (invited review)
恒星磁场活动是系外行星形成和演化的重要因素。像恒星耀斑、日冕物质抛射和高能辐射这样的磁现象会影响系外行星大气层及其随时间的质量损失。一个主要的问题是,系外行星宿主恒星的磁场演化是否与没有行星的恒星相同;恒星与其附近行星的潮汐和磁场相互作用可能在其中发挥作用。恒星磁场活动也决定了我们首先用不同方法探测系外行星的能力,因此我们需要正确理解它,以准确估计现有系外行星的数量。在这里,我回顾了最近的理论和观测结果,以及概述了未来的进展的一些途径。
2014-11-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Rise of ROME. I. A Multiwavelength Analysis of the Star-Planet Interaction in the HD 189733 System
一些“热木星”的主星似乎表现出增强的色球活动,日冕耀斑,以及与行星轨道同步的星点发展。这些效应被归因于恒星和系外行星之间的潮汐和/或磁场相互作用。在这些系统中,研究得最好的是HD 189733,它以前曾被从无线电到X射线波长观测到。在这里,我提出了~4.75 GHz的阿雷西博射电望远镜观测HD 189733在一小部分的系外行星轨道相位范围以前与增强的日冕X射线耀斑。没有发现来自低日冕的无线电耀斑。我还利用恒星的微变和振荡,自动光电望远镜和明智的测光测量与增强的星点活动相关的最小值的占用率。这些极小值与系外行星轨道的相位并没有揭示任何同步的活动区域行为。此外,第一次,我结合X射线,紫外线,光度,钙II H&K,H-α和无线电观测HD 189733进行广泛的,全面的重新检查该系统中的恒星活动。通过介绍新的数据,并通过合并物理和统计分析方法,我证明了先前断言的增强活动,据称同步到某些系外行星轨道阶段,可能是由于不充分采样的内在恒星活动从一个活跃的恒星,而不是恒星-行星相互作用。
2019-02-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Readily Implemented Atmosphere Sustainability Constraint for Terrestrial Exoplanets Orbiting Magnetically Active Stars
随着4,300多颗已确认的系外行星的出现,系外行星研究的下一个里程碑是确定这些新发现的世界中哪些可能存在生命。日冕物质抛射(CME)是由磁性活跃、引发超级耀斑的矮星产生的,对类地系外行星的可居住性构成直接威胁,因为它们可以剥夺它们的大气层。在这里,我们开发了一个易于实施的大气可持续性约束的陆地系外行星轨道活动的矮星,依赖于磁层压缩所造成的CME的影响。我们的约束集中在我们自己的日光层,适用于一个给定的系外行星,CME系统的理解,需要作为关键输入观测到的热辐射能量的耀斑发出的主恒星。将我们的约束应用于六颗著名的系外行星(开普勒-438 b,近半人马座b和Trappist-1d,-1e,-1f和-1g),在它们的恒星宿主的宜居带内或附近,表明只有开普勒-438 b可能具有大气可持续性对抗恒星CME。这似乎与最近的一些研究一致,然而,这些研究可能需要更苛刻的计算资源和观测输入。我们的物理直观的约束可以很容易地和enchanted应用,或一般化,大规模的系外行星调查,以检测行星,可以筛选的大气层,也许,可能的生物特征,在更高的优先级,由目前和未来的仪器。
2021-02-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Decline and Fall of ROME. V. A Preliminary Search for Star-Disrupted Planet Interactions and Coronal Activity at 5 GHz Among White Dwarfs within 25 pc
本研究利用Arecibo射电望远镜在5 GHz频段对25 pc内九颗白矮星进行巡天,首次搜寻白矮星与行星残骸间的磁性恒星-行星相互作用及内禀日冕射电辐射,虽未探测到耀斑,但为白矮星磁场、日冕及行星核心性质研究提供了新手段。
2024-12-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hunting for stellar coronal mass ejections
NAOJ(国立天文台);Subaru Telescope, NAOJ(昴星团望远镜,国立天文台);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);National Solar Observatory(国家太阳观测台);Department of Earth and Planetary Sciences, Tokyo Institute of Technology(东京工业大学地球行星科学系);Astronomical Observatory, Kyoto University(京都大学天文台);Kwasan Observatory, Kyoto University(京都大学龟冈观测台)
本文综述恒星日冕物质抛射的最新观测证据,指出超级耀斑抛射质量大于太阳CME,且动能与耀斑能量比偏离太阳标度关系,并探讨其对系外行星宜居性的影响及未来研究方向。
2022-11-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Mass-loss rates for transiting exoplanets
离其主星轨道距离很小的系外行星受到强烈的高能辐射、X射线和极紫外线的照射。根据行星的质量和密度以及大气加热效率,恒星能量输入可能导致大气质量损失。这些蒸发过程在行星凌日期间的紫外线中可以观察到。目前工作的目的是量化质量损失率(dm/dt)、加热效率(eta)和整个凌日系外行星样本的寿命,现在包括热木星、热海王星和热超级地球。质量损失率和寿命是根据系外行星的“能量图”估算的,该图将行星的引力势能与沉积在大气中的恒星X/EUV能量进行比较。我们估计,在各种保守的假设下,所有探测到的凌日行星的质量损失率都在10^6到10^13 g/s之间。高的加热效率意味着像气体巨星WASP-12 b和WASP-17 b这样的热系外行星可以在1 Gyr内完全蒸发。我们进一步表明,当dm/dt是从观测推断和恒星的X/EUV光度是已知的加热效率可以受到限制。这使我们认为,热木星HD 209458 b的大气中的eta约为100%,而HD 189733 b的eta可能更低。必须同时观测紫外线和X射线的凌日现象,以进一步限制系外行星的外大气层特性。
2011-02-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Kepler-93: a testbed for detailed seismic modelling and orbital evolution of super-earths around solar-like stars
CoRoT、Kepler和TESS等天基测光任务的出现,促进了星震学和系外行星学的发展。PLATO的出现将进一步加强这种多学科研究。测试星震模型及其对我们了解行星系的重要性至关重要。我们对开普勒93进行了详细的建模,开普勒93是开普勒观测到的系外行星宿主恒星。这颗恒星特别有趣,因为它与PLATO基准目标(G光谱型,~ 6000 K,~ 1 Msun和~ 1 Rsun)非常相似,并为PLATO使用的潜在程序提供了现实生活中的测试平台。我们使用全球和当地的最小化技术的开普勒-93地震建模,不同的成分,我们的恒星模型。我们计算平均密度的地震反演。我们使用这些修订的恒星参数,以提供新的行星参数和模拟潮汐和大气蒸发的影响下的系统的轨道演化。开普勒-93的基本参数:平均密度= 1.654 +/- 0.004 g/cm ~ 3,M = 0.907 +/- 0.023 Msun,R = 0.918 +/- 0.008 Rsun,年龄= 6.78 +/- 0.32 Gyr。本基准报告的不确定性在PLATO的要求范围内。对于系外行星Kepler-93 b,我们发现Mp = 4.01 +/- 0.67 Mearth,Rp = 1.478 +/- 0.014 Rearth和半长轴a = 0.0533 +/- 0.0005 AU。根据我们的模拟,开普勒-93 b形成时的质量似乎不太可能大到足以受到恒星潮汐的…
2021-11-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Modelling the effect of stellar metallicity on the XUV evolution of low-mass stars and its impact on exoplanet atmospheres/habitability
本研究建模恒星金属丰度对低质量恒星XUV演化及系外行星大气的影响,发现富金属恒星自转减慢更快、宜居带XUV通量更大,导致大气蒸发更快,且高质量恒星中金属丰度影响超过初始自转周期。
2025-09-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
How stars and planets interact: a look through the high-energy window
系外行星系统的结构通常与太阳系不同,一些系外行星在其宿主恒星附近的轨道上运行,轨道周期只有几天。类似于近距离双星系统中恒星之间的相互作用,我们可以预期恒星和系外行星之间也会发生相互作用。从理论上考虑,通过潮汐和磁场与系外行星的相互作用对主星的影响是可能的;对于系外行星,一些有趣的影响是行星大气的蒸发和对行星磁性的潜在影响。本文综述了几种可能的相互作用途径及其观测前景和现有证据。一个特别强调的是把在高能量制度的这些类型的影响的观测机会。
2019-04-08 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
High-resolution confirmation of an extended helium atmosphere around WASP-107b
探索系外行星大气的蒸发是理解系外行星系统形成和演化的关键。紫外线中蒸发的主要示踪物是莱曼-α跃迁,它可以揭示扩展的外逸层。最近,近红外亚稳态氦三重态(1.08微米)揭示了几个系外行星的扩展热层,为蒸发打开了一扇新的窗口。我们的目标是在光谱上解决的第一个氦吸收签名检测WASP-107 b与HST/WFC 3。我们用高分辨率光谱仪CARMENES获得了WASP-107 b的一次凌日。在凌日期间,我们在行星静止框架中检测到5.54+/-0.27%的过量氦吸收特征。检测结果与之前使用WFC 3进行的检测结果一致。该特征显示在谱线的蓝色部分有过量吸收,表明HeI原子正在从WASP-107 b的大气中逃逸。我们解释的时间序列吸收光谱使用3D EVE代码。我们的观测结果可以通过将一个充满了半个洛希瓣的扩展热层和一个由亚稳态氦逃逸率(约为10^6 g/s)维持的大的外逸层尾部结合起来来解释。然而,在这种情况下,高层大气需要受到来自恒星的减少的光电离和辐射压力的影响,以使模型与观测结果相匹配。氦特征是从太空和地面探测到的。地面高分辨率信号带来了关于高层大气空间和动力学结构的详细信息,模拟表明,WASP-107 b的HeI信号探测了其热层和外逸层,从而将该信号确定为系外行星高层大气的可靠探测器。用近红外高分辨率摄谱仪(如CARMENES、SPIRou或NIRPS)进行的巡天将通过氦三重态提供对系外行星…
2019-01-23 astro-ph.EP
Stellar space weather effects on potentially habitable planets
恒星活动可以以辐射(例如,增强的X射线日冕发射,耀斑)和粒子(例如,风,日冕物质抛射)的形式显示出来。这些现象共同塑造了外行星周围的空间天气。随着恒星的演化,它们不同形式的活动也在演化--一般来说,年轻的类太阳恒星有更强的风,更频繁的耀斑发生,也可能更频繁地发生日冕物质抛射。总而言之,这些影响可以为可居住区行星创造更恶劣的粒子和辐射环境,与地球相比,特别是在年轻时。在这篇文章中,我将回顾这些恶劣环境对潜在宜居系外行星的一些影响。
2022-11-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
The NASA/IPAC/NExScI Star and Exoplanet Database
NASA/IPAC/NEXScI恒星和系外行星数据库(NStED)是一个通用的恒星档案,支持NASA的行星发现和行星表征目标,恒星天体物理学,以及NASA和其他太空任务的规划。NStED有两个主要组成部分:一个包含140,000颗邻近恒星和系外行星宿主恒星的数据库,以及一个专门用于凌日系外行星高精度光度测量的档案(NStED-ETSS)。我们提出这些组件的摘要。NStED恒星数据库目前提供140,000颗恒星的公开参数。这些参数包括坐标、多重性、自行、视差、光谱型、多波段测光、径向速度、金属丰度、色球和日冕活动指数、自转速度/周期、红外过剩。NStED-ETSS目前提供的数据来自开普勒领域的TrES调查以及四个星团的专门测光调查。NStED-ETSS旨在通过将这些数据存档并以同质格式提供,为调查和更广泛的天文学界服务。
2009-03-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Interacting Fields and Flows: Magnetic Hot Jupiters
我们目前的磁流体动力学(MHD)模拟的太阳型恒星和短周期热木星系外行星之间的磁相互作用,使用公开可用的MHD代码PLUTO。据预测,由于磁相互作用,如电子回旋脉塞不稳定性(ECMI)的发射将是可观察的。在我们的模拟中,由于系外行星大气层的紫外线蒸发,行星外流导致了环行星物质的积累。我们预测的ECMI排放和确定的排放是防止逃逸的系统。这是由于蒸发的物质导致行星附近的等离子体频率很高,从而抑制了ECMI过程。
2017-11-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
DREAM: III.A helium survey in exoplanets on the edge of the hot Neptune desert with GIANO-B@TNG
本研究使用GIANO-B光谱仪对海王星沙漠边缘的9颗系外行星进行HeI透射光谱巡天,未观测到行星吸收,给出了热层吸收、温度和质量损失上限,并证实HeI吸收信号与恒星质量和XUV通量相关。
2023-07-18 astro-ph.EP
X-ray Studies of Exoplanets: A 2020 Decadal Survey White Paper
在过去的二十年里,系外行星的发现从根本上改变了我们对宇宙和人类在宇宙中的地位的看法。最近的研究表明,太阳系的X射线和高能粒子环境对近距离行星的形成和发展至关重要,如热彗星和M恒星周围的类地行星。X射线成像和光谱学为观察系外行星经历的高能量通量提供了强大而独特的窗口,X射线光子也可以作为潜在的变形日冕物质抛射的代理。最后,如果主星是一个足够明亮的X射线源,类似于光学和红外线的凌日测量是可能的,并允许直接表征系外行星的上层大气。在这份简短的白皮书中,我们讨论了对系外行星及其周围环境研究的贡献,这些贡献可以通过X射线数据来实现,这些数据在未来10- 15年内可以实现越来越高的质量。
2019-04-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
3D modelling of the impact of stellar activity on tidally locked terrestrial exoplanets: atmospheric composition and habitability
恒星耀斑通过引起大气成分的变化和大量紫外线照射行星表面,对绕M矮星运行的类地行星的潜在可居住性提出了挑战。为了研究它们的影响,我们耦合了一个大气环流模型与光化学动力学方案,以研究类似地球的大气对恒星耀斑和日冕物质抛射的响应和变化。我们发现,恒星耀斑增加了大气中的臭氧量的一个因素的20相比,一个静止的恒星。我们发现,日冕物质抛射非生物产生的潜在的生物签名,如N $_2$ O的显着水平。大气成分的变化导致到达行星表面的紫外线量适度减少,这表明虽然耀斑对生命有潜在的危害,但恒星耀斑引起的大气变化会减少下一次恒星耀斑的影响。
2022-10-25 astro-ph.EP physics.ao-ph
Stellar coronal magnetic fields and star-planet interaction
晚型恒星和近距离巨行星之间的磁相互作用的证据是由与行星同步旋转的恒星热点的观测提供的,并显示出色球和X射线通量的增强。本文在恒星日冕磁场模型的框架下研究了恒星与行星的相互作用,考虑了日冕磁场与行星磁层之间的相互作用。假设行星可能通过降低其相对螺旋度来触发日冕能量的释放,讨论了星-行星相互作用的能量收支。观测到的恒星-行星相互作用的间歇性字符解释恒星日冕场的拓扑变化,其相对螺旋度的变化引起的。该模型预测,在高度活跃的恒星的情况下,由于积累的物质从行星内的方位角通量绳在外日冕蒸发形成许多类似双折射的结构。此外,该模型还可以解释为什么有近距离行星的恒星比有远距离行星的恒星具有更高的X射线光度。它预测,最好的条件来检测无线电发射从系外行星和他们的宿主恒星时,实现的领域拓扑结构的特点是连接到恒星表面的磁力线,导致色球热点与行星同步旋转。该模型的主要预测可以用目前的观测技术进行验证,通过对色球通量和X射线(或无线电)发射的同时监测,以及对光球磁场的分光偏振观测。
2009-06-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
HST/STIS Lyman-alpha observations of the quiet M dwarf GJ436: Predictions for the exospheric transit signature of the hot neptune GJ436b
中性氢(1215.67埃)的莱曼α(Lya)辐射是低质量恒星(如M矮星)紫外线通量的主要贡献者。它也是用紫外透射光谱学研究凌日系外行星蒸发的上层大气的主要光源。然而,对安静M矮星的Lya发射的观测很少,对于那些拥有系外行星的矮星也不存在。在这里,我们提出了热海王星的宿主星GJ 436与哈勃太空望远镜成像光谱仪(HST/STIS)的Lya观测。我们在Lya的一颗安静的M矮星的第一个分辨的高质量光谱中检测到明亮的发射。使用系外行星的能量图和N体粒子模拟,这种探测使得热海王星的可能的外逸层特征能够被估计为Lya恒星发射中约11%的吸收,典型的质量损失率为10^10 g/s。行星GJ 436 b的大气层被发现是稳定的蒸发,应该很容易用HST观测到。我们还推导出了M矮星X射线和Lya发射之间的相关性。这种相关性将有助于预测行星经过其他安静的M矮星时的蒸发特征。
2011-02-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
The MOPYS project: A survey of 70 planets in search of extended He I and H atmospheres. No evidence of enhanced evaporation in young planets
MOPYS项目通过观测结合文献汇总70颗系外行星数据,发现0.1-10亿年年轻行星无蒸发增强,绕10-30亿年恒星的行星蒸发信号更多,还给出宇宙海岸线新约束及He I探测的统计上边界。
2024-07-22 astro-ph.EP
Effects of XUV radiation on circumbinary planets
最近发现了几颗环联星。一颗行星围绕一个双星系统的轨道构成了几个动力学约束。必须考虑来自主恒星的辐射可能对行星大气层的影响。由于是近距离双星系统,这些恒星有很高的自转速率,这导致了高恒星活动和丰富的XUV辐射的永久状态。累积效应比围绕单个恒星的系外行星更强,并导致其大气层蒸发更快。我们评估恒星辐射对双星系统周围系外行星蒸发和这些行星生存的影响。我们考虑了XUV光谱范围,以解释主要由氢组成的行星大气容易吸收的光子。更复杂的大气成分预计将更有效地吸收这种辐射。我们使用直接X射线观测来评估X射线范围内的能量,并使用日冕模型来计算光谱的(不可检测的)EUV部分。模拟表明,在近轨道上的系外行星将遭受强烈的光蒸发,可能导致在短时间内完全失去大气。由两颗类似太阳的恒星组成的双星系统将高效地蒸发行星的大气。这些系统将很难找到,即使它们是动态稳定的。尽管如此,行星可能会围绕低质量恒星的双星系统运行,以获得更宽的轨道。目前已知的环联星行星基本上不会受到热光蒸发过程的影响,除非开普勒-47 b有膨胀的大气层。环联星行星的轨道周期分布比开普勒行星的平均轨道周期要长得多,这支持了近距离环联星行星存在强烈光蒸发的假设。
2014-09-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Self-consistent atmosphere modeling with cloud formation for low-mass stars and exoplanets
背景:低质量恒星和太阳系外行星具有超冷的大气层,在那里发生丰富的化学反应并形成云。太阳系外行星的光谱观测越来越多,需要自洽的模型大气模拟,以始终包括确定云形成的形成过程及其对大气的反馈。目标:用适用于低质量恒星和系外行星的模拟来补充MARCS模型大气服,为E-ELT、JWST、PLATO和其他即将建立的设施做准备。研究方法:MARCS程序计算恒星大气模型,提供辐射转移、大气结构和化学的自洽解。我们将MARCS与DRIFT相结合,DRIFT是一种动力学模型,描述了超冷大气中的云形成(种子形成,生长/蒸发,重力沉降,对流混合,元素耗尽)。结果:我们提出了一个小网格的自洽计算的大气模式$T_ \text{eff} = 2000 - 3000$ K与太阳初始丰度和$\log(g) = 4.5$。恒星和亚恒星大气中的云的形成对$T_\text{eff} < 2700$ K有重要影响,对$T_\text{eff} < 2400$ K的大气结构和光谱有重要影响。我们将模型的合成光谱与观测光谱进行了比较,发现它们很好地拟合了中晚型M矮星和早型L矮星的光谱。我们还测试DRIFT-MARCS的一个例子外行星,并证明我们的模拟再现斯皮策观测WASP-19 b相当好的$T_{\rm eff}=2600$ K,$\log(g)=3.2$和太阳丰度。我们的模型指向一个具有无云大气层的系外行星,该大气层具有大量…
2017-08-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
The XUV environments of exoplanets from Jupiter-size to super-Earth
靠近主星的行星会受到强烈的高能辐射。极紫外线(EUV)和X射线辐射(合起来,XUV)被认为是驱动具有挥发性包层的行星质量损失的原因。我们提出了$\textit{XMM-Newton}$观测六个附近的恒星托管凌日行星在紧密的轨道(轨道周期,$P_\text{orb} < 10\,$ d),其中我们从恒星和随后的辐射水平的行星XUV辐射。为了重建不可观测的EUV辐射,我们从太阳$\textit{TIMED/SEE}$数据中推导出一组新的关系,这些关系适用于当前一代X射线仪器的标准波段。从我们的样品中,WASP-80 b和HD $\,$ 149026 b经历了最高的辐照水平,但HAT-P-11 b可能是最好的候选人,因为该系统接近太阳系的Ly $\,α$蒸发调查。四个最小的行星在其生命中可能比它们较大的同行失去了更大比例的质量。我们还用$\textit{XMM-Newton}$上的光学监测器探测了WASP-80 b在近紫外波段的凌日现象。
2018-04-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Star-planet interactions VI. Tides, stellar activity and planet evaporation
潮汐相互作用和行星蒸发过程影响着近距离恒星-行星系统的演化。我们研究了恒星自转对这些过程的影响。我们计算的时间演化的恒星行星系统组成的行星的初始质量之间的0.02和2.5 M $_{ Jup}$(6和800 M $_{ Earth}$),在一个准圆轨道的初始轨道距离之间的0.01和0.10 au,围绕太阳型恒星的演变从前主序星(PMS),直到主序星(MS)阶段结束。我们占的演变:恒星结构,恒星角动量由于潮汐和磁制动,潮汐相互作用(平衡和动态潮汐恒星对流区),质量蒸发的行星,和长期的行星轨道的演变。我们认为,在演化的开始,原行星盘已经完全消散,行星形成完成。无论是快速的初始恒星旋转,和更有效的角动量传输的恒星内部,一般来说,有助于扩大域是缺乏行星后的PMS阶段,在平面上的行星质量与轨道距离。与观测到的围绕太阳质量恒星运行的系外行星在行星质量与轨道距离平面上的分布情况(针对“海王星沙漠”特征)进行比较,显示出与目前模拟结果令人鼓舞的一致性,特别是因为没有试图微调模型的初始参数以适应观测结果。我们还获得了裸核行星的轨道周期的上限,这与行星半径与轨道周期平面中的“半径谷”特征的观测结果一致。潮汐和行星蒸发这两种效应应该同时以一种一致的方式加以解释,并有一个详细的恒星演化模型。
2021-04-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
UV driven evaporation of close-in planets: energy-limited; recombination-limited and photon-limited flows
我们已经研究了电离光子照射下的近距离系外行星的蒸发。我们发现,流动的性质是由复合时间的流动时间尺度的比例。当复合时间尺度比流动时间尺度短时,流动处于近似局部电离平衡,电离前沿较薄,其中光子平均自由程比流动尺度短。在这种“复合限制”流动中,质量损失大致与入射通量的平方根成比例。当重组时间是长的流动时间尺度相比,电离前沿变得厚,并涵盖了整个流,与质量损失率缩放与通量线性。如果行星的潜力是深的流量大约是“能量有限的”,但是,如果行星的潜力是浅的,我们确定了一个新的限制质量损失制度,我们的术语“光子有限”。在这种情况下,质量损失率完全受入射电离光子通量的限制。我们已经开发了一种新的数值方法,考虑到传入的电离光谱的频率依赖性,并进行了大量的一维模拟,以减少低质量行星周围的紫外线驱动的质量损失。我们发现,流量是“重组有限”在高通量,但成为“能量有限”在低通量,然而,过渡是广泛的发生在几个数量级的通量。最后,我们指出,不同的流量类型之间的过渡不会发生在一个单一的流量值,但取决于行星的属性,与质量较高的行星成为“能量有限”在较低的流量。
2015-12-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Warm, water-depleted rocky exoplanets with surface ionic liquids: A proposed class for planetary habitability
针对表面过热而无法存在液态水的系外行星,本文提出其表面天然形成的离子液体可作为生命溶剂,实验证明其能稳定存在并溶解生物分子,从而拓宽了行星宜居性的定义。
2025-08-11 astro-ph.EP physics.chem-ph