Evolution of Ohmically Heated Hot Jupiters
本文计算了不同质量和有效温度的热超导体在欧姆耗散下的热演化。由此产生的进化序列显示出明显的趋势膨胀半径的有效温度，引起显着电离的碱金属在大气中，与数据的趋势相一致。膨胀程度表明欧姆耗散以及重元素含量的可能变化可以解释目前检测到的所有半径异常。此外，我们发现，在没有一个大质量的核心，低质量的热彗星可以溢出他们的罗氏瓣和蒸发的陀螺时间尺度，可能留下小岩石核心。
2012-08-22 astro-ph.EP
Viscoelastic Tidal Dissipation in Giant Planets and Formation of Hot Jupiters Through High-Eccentricity Migration
我们研究了巨行星固体核中潮汐耗散的可能性及其对通过高离心率迁移形成热彗星的意义。我们提出了一个一般的框架，通过该框架可以计算任何形式的潮汐耗散的行星系的潮汐演化，其特征在于作为强迫频率$ω$的函数的复潮汐勒夫数，${\rm Im}[{\tilde k}_2(ω)]$的虚部。利用最简单的粘弹性耗散模型（麦克斯韦模型）的岩石核心，包括非耗散流体包络的影响，我们表明，与合理的堆芯（但不确定）物理参数（尺寸、粘度和剪切模量），核心的潮汐耗散可以容纳潮汐-Q约束的太阳系气体巨星，同时允许外行星热彗星形成通过潮汐环流在高e迁移的情况下。相比之下，经常使用的平衡潮汐的弱摩擦理论将导致太阳系约束和高e迁移所需的耗散量之间的差异。我们还表明，潮汐加热的岩石核心可以导致适度的半径膨胀的行星，特别是当行星在高偏心率阶段（$e\sim 0.6$）在其高e迁移。最后，作为一个有趣的副产品，我们的研究，我们注意到，对于一个通用的潮汐响应函数${\rm Im}[{\tilde k}_2(ω)]$，它是可能的，自旋平衡（零扭矩）可以实现多个自旋频率（在一个给定的$e$），和实际的伪同步自旋速率取决于系统的演化历史。
2013-12-23 astro-ph.EP
Anatomy of rocky planets formed by rapid pebble accretion III. Partitioning of volatiles between planetary core, mantle, and atmosphere
含有氢、碳和氮的挥发性分子是行星大气的关键组成部分。在岩石行星形成的卵石吸积模型中，这些挥发性物质在行星形成的主要阶段被吸积。在这项研究中，我们模拟了一个成长中的行星内挥发物的分配和表面的放气。对于金属和硅酸盐熔体之间的H和C分配系数的实际值，地核储存了地球90%以上的氢和碳预算。地球和金星的岩浆海洋足够深，可以将亚铁$^{2+}$氧化成铁Fe $^{3+}$。这种氧化态的增加导致了地球岩浆海洋中主要是CO $_2$和H $_2$ O的脱气。相比之下，火星地幔的氧化态仍然很低，主要的释氢载体是H $_2$。由于年轻的太阳以XUV波长照射，这些氢很容易逃离大气层，并将大气层中大部分的CO、CO $_2$、H $_2$ O和N $_2$带走。火星上有少量的地表水，与提议的古代海洋海岸线一致，地幔氧化值适度较低。由于氮在岩浆中的溶解度极低，因此氮在地核和大气之间的分配相对均匀;因此，在地核中埋藏大量的氮是不可能的。地球的整体低N含量不同意高丰度的N在所有球粒陨石类，有利于卵石雪的挥发性交付。我们的卵石吸积快速形成岩石行星的模型显示出与太阳类地行星挥发性成分的广泛一致性。因此，类地行星的多样性可以作为基准案例来校准太阳系外岩石行星及其大气模型。
2023-01-26 astro-ph.EP
A New Window into Planet Formation and Migration: Refractory-to-Volatile Elemental Ratios in Ultra-hot Jupiters
系外行星表征的一个主要目标是利用行星目前的组成来了解行星是如何形成的。例如，C/O比长期以来一直被认为携带关于挥发性物质的化学性质的重要信息。难熔元素，如Fe，Mg和Si，通常不被考虑在这个对话中，因为它们凝结成固体，如Fe（s）或MgSiO $_3$，并将从可观察到的气态大气中除去，在低于约2000 K的系外行星中。然而，温度超过2000 K的行星，被称为超热行星（UHJ），足够温暖，可以在很大程度上避免难熔物质的凝结。在本文中，我们将探讨耐火材料丰度的测量可以提供到一个行星的起源的见解。通过耐火元素与挥发元素的丰度比，我们可以估计一颗行星的大气岩石与冰的比例，并限制行星形成和迁移的情况。我们首先涉及到一个行星的现今耐火挥发比，其岩石冰比形成使用各种成分模型的岩石和冰组成的原行星盘。我们讨论了潜在的混杂因素，如重金属在核心和冷凝的螯合。然后，我们显示这样的测量使用大气检索的低分辨率紫外-红外透射光谱的WASP-121 b与PETRA，从中我们估计的耐火挥发比为5.0 $^{+6.0}_{-2.7}\times$太阳和岩石冰比大于2/3。这一结果与岩石行星体在大气中的显著富集是一致的。最后，我们讨论了丰富的未来的潜力，在超热蒸发器的JWST的到来，并结合低分辨率和高分辨率的观测测量的耐火挥发比。
2021-04-15 astro-ph.EP
Characterizing Rocky and Gaseous Exoplanets with 2-meter Class Space-based Coronagraphs
现在存在几个概念，用于小型天基任务，以直接在反射光中表征系外行星。在这里，我们开发了一个仪器噪声模型，适合研究光谱表征的潜力，配备日冕仪，天基望远镜。我们采用了一套适合于近期计划的任务（如WFIRST AFTA）的望远镜和仪器参数基线，包括直径2 m的主孔径，操作波长范围为0.4-1.0 um，仪器光谱分辨率为70，并将我们的基线模型应用于不同行星类型的各种光谱模型，包括地球双胞胎，木星双胞胎，温暖和凉爽的海王星和海王星。与我们的系外行星光谱模型，我们探索波长依赖的行星-恒星的流量比的各种有效温度的主序星，并讨论如何日冕内部和外部工作角的限制将影响研究不同类型的行星的潜力。对于行星最有利的光谱表征，我们研究所需的积分时间，以实现中等的信噪比光谱。我们还探讨了所需的集成时间的灵敏度要么检测底部或存在的关键吸收带日冕原始对比度的性能，exozodiacal光水平，和距离的行星系。在较长的可见光波长下降低的探测器量子效率使得类地行星大气中的水蒸气的探测极具挑战性，并且还阻碍了0.89 μ m甲烷带的探测。此外，大多数建模观测的噪声占主导地位的暗电流，这表明提高CCD性能可以大大降低所需的积分时间。最后，我们简要地讨论了我们的模型扩展到更遥远的未来大型紫外光探测器（LUVOIR）的使命。
2015-11-12 astro-ph.EP
Temperature Structure and Atmospheric Circulation of Dry, Tidally Locked Rocky Exoplanets
下一代太空望远镜将观测环绕M矮星附近的岩石行星的大气层。理解这些观察结果除了数值模拟之外还需要成熟的理论。在这里，我们提出了理论模型的温度结构和大气环流的干燥，潮汐锁定岩石系外行星与灰色辐射转移和测试它们使用的大气环流模型（GCM）。首先，我们发展一个辐射对流模式，捕捉缓慢旋转和冷大气的地面温度。第二，我们表明，大气环流作为一个全球热机，这对大规模的风速有很强的约束。第三，我们发展了一个辐射-对流-沉降模式，将我们的辐射-对流模式扩展到热而薄的大气。我们发现，岩石行星开发大昼夜温度梯度的比值波辐射的时间尺度高达两个数量级小于工作建议的值热彗星。小的比率是由于热机效率低和对流大气中上升气流和下沉气流之间的不对称。第四，我们使用GCM模拟，旋转只有在大气是热的或薄的温度结构有很强的影响。我们的模型让我们绘制出GJ 1132 b等行星的大气场景，并展示了热相位曲线如何限制它们。测量短周期行星的相位曲线将需要詹姆斯韦伯太空望远镜通过凌日光谱检测分子的类似时间，因此未来的观测应该同时采用这两种技术。
2016-05-03 astro-ph.EP
A Data Science Approach to Study the Water Storage Capacity in Rocky Planet Mantles: Earth, Mars, and Exoplanets
本文运用统计学习等数据科学方法，结合地球和火星案例及系外行星观测数据，研究岩石行星地幔储水能力建模，并探讨了数据科学在矿物物理研究中的应用与局限。
2023-04-07 astro-ph.EP physics.geo-ph
Toward a Deterministic Model of Planetary Formation VI: Dynamical Interaction and Coagulation of Multiple Rocky Embryos and Super-Earth Systems around Solar Type Stars
视向速度和凌日观测表明，太阳型恒星上的超级地球，其质量和周期可达~20 M_E和几个月，比那些质量为20 M_E的气体巨星更常见。在许多情况下，这些超级地球是多行星系统的成员，它们之间的相互动力学相互作用影响了它们的形成和演化。在本文中，我们修改了现有的数值人口合成方案，以考虑到原行星胚胎的相互作用，其不断发展的出生气盘，以及他们的密切散射和共振相互作用。我们表明，这是可能的一组紧凑的胚胎出现内部的冰线，生长，迁移，并聚集成紧密包装的车队，失速在其宿主恒星附近。在盘气耗尽后，它们经历轨道交叉、近距离散射和巨大撞击，形成多个岩石地球或超级地球，它们在约0.1AU的非共振轨道上运行，偏心率约为0.01 - 0.1。我们认为，大多数周期在几天到几周之间的难熔超级地球可能是通过这个过程形成的。这些超级地球与类海王星冰巨星的不同之处在于它们的紧凑尺寸和缺乏实质性的气体外壳。
2010-06-14 astro-ph.EP
High precision abundances in the 16 Cyg binary system: a signature of the rocky core in the giant planet
我们研究了天鹅座16双星系统的恒星，以高精度确定它们的化学成分。我们知道B组份有一颗至少1.5木星质量的行星，我们调查是否有化学特性可以归因于这颗恒星周围的行星形成。我们使用16颗天鹅座恒星和太阳的高分辨率（R = 81，000）和高S/N（~700）CFHT/ESPaDOnS光谱进行差异丰度分析;后者是从小行星反射的光中获得的。我们确定的二进制组件相对于太阳和组件A和B之间的差异丰度。我们实现了约0.005 dex的精度和总误差约0.01 dex的大多数元素。发现16 Cyg A和B的有效温度和表面重力分别为Teff = 5830+/-7 K，log g = 4.30+/-0.02 dex和Teff = 5751+/-6 K，log g = 4.35+/-0.02 dex。组分16 Cyg A的金属丰度（[Fe/H]）比16 Cyg B高0.047+/-0.005 dex，微湍流速度也高0.08 km/s。所有元素都显示出二元组分之间的丰度差异，但挥发分差异约为0.03 dex，耐火材料差异更大，并显示出冷凝温度的趋势，这可以解释为巨行星16 Cyg Bb的岩石吸积核心的标志。我们估计这个岩石核心的质量约为1.5-6 M_Earth，与木星核心的估计非常一致。
2014-07-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
The sulphur species in hot rocky exoplanet atmospheres
本文通过热化学平衡模型研究热岩石系外行星大气中的硫物种，发现SO2、SO、H2S和S2最丰富，其中SO2在透射光谱中具有可探测特征，而H2S难以探测，PS虽浓度低但可在特定条件下产生强吸收，硫分子探测有助于表征行星表面。
2023-10-31 astro-ph.EP
Ground-based optical transmission spectroscopy of the small, rocky exoplanet GJ 1132b
类地太阳系行星要么有高平均分子量的大气层，如金星、火星和地球，要么根本没有大气层，如水星。我们没有足够的观测信息来知道这是典型的类地行星还是太阳系特有的现象。大部分大气系外行星的研究都集中在热彗星和海王星上，但最近发现的小型岩石系外行星过境小型，附近的恒星提供了适合大气研究的目标。GJ 1132 b的半径是地球半径的1.2倍，质量是地球质量的1.6倍，轨道距离太阳系12秒差距。我们目前的结果，从五个过境的GJ 1132b采取的麦哲伦粘土望远镜和LDSS 3C多目标摄谱仪。我们共同拟合我们的五个数据集时，确定最适合的传输参数的白光曲线和波长分箱光曲线。我们将光变曲线分入20 nm波长带以构建透射光谱。我们的研究结果不赞成在3.7 sigma置信度下的10倍太阳金属丰度大气和在3.5 sigma置信度下的10%H2O，90%H2大气。我们的数据与无特征光谱一致，这意味着GJ 1132b具有高平均分子量大气或根本没有大气，尽管我们没有考虑可能存在的气溶胶。这一结果与理论工作相一致，理论工作认为GJ 1132b的质量和日射量不应该能够保持H2包层。
2018-05-18 astro-ph.EP
Formation of cold giant planets around late M dwarfs via core accretion and the fate of inner rocky worlds
研究显示，通过核心吸积和长盘寿命，围绕低质量M矮星形成冷巨行星无需高尘埃质量，内侧岩石行星可通过进入内侧空腔存活。
2025-12-05 astro-ph.EP
Formation of inner planets in the presence of a Cold Jupiter: orbital evolution and relative velocities of planetesimals
本文研究冷木星对内盘星子轨道演化和相对速度的影响，发现小星子受气体阻力影响相对速度升高，而大星子可保持低速度弥散并继续失控增长，表明冷木星不阻碍内岩石行星形成。
2023-08-28 astro-ph.EP
The distribution of volatile elements during rocky planet formation
本文综述了岩石行星形成过程中H、C、N、S在核分凝和大气形成中的分配行为，重点总结金属-硅酸盐分配和岩浆-气体溶解度实验研究结果，揭示氧化与还原条件下挥发性元素在核、地幔、岩浆海和大气之间的不同分布规律。
2023-11-30 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
A Super-Solar Metallicity For Stars With Hot Rocky Exoplanets
主恒星的金属丰度提供了一个衡量行星形成时原行星盘中的条件。使用超过20，000个开普勒恒星的样本，从LAMOST调查光谱金属丰度，我们探讨了系外行星人口如何依赖于宿主恒星金属丰度作为轨道周期和行星大小的函数。我们发现轨道周期小于10天的系外行星优先出现在富金属恒星周围（[Fe/H]~ 0.15 +-0.05 dex）。这些热的系外行星的出现率从亚太阳金属量恒星的10%增加到超太阳金属量恒星的30%。较冷的系外行星，存在于较长的轨道周期，构成系外行星种群的大部分，出现率>~ 90%，其主恒星金属丰度与太阳一致。在短轨道周期（P<10天），热岩石行星（<1.7 R_Earth）的主恒星金属丰度差异最大，金属丰度差异为[Fe/H] =~ 0.25 +- 0.07 dex。富含金属的恒星周围有过多的热岩石行星，这意味着它们要么与热行星有着共同的形成机制，要么在原行星盘的内边缘追踪到一个行星陷阱，这是金属含量依赖的。我们没有发现统计学上显著的证据，以前确定的趋势，小行星的宜居带周围的低金属丰度的恒星优先发现。反驳或确认这一趋势需要更大的光谱金属丰度样本。
2016-09-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Jupiter-like uniform metal enrichment in a system of multiple giant exoplanets
University of California San Diego（加州大学圣迭戈分校）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；IPAC, Caltech（加州理工学院IPAC）；University of Hawaii, Institute for Astronomy（夏威夷大学天文学研究所）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology（加州理工学院地质与行星科学系）
研究发现围绕HR~8799的三颗巨行星在重元素含量上高度富集，暗示其形成过程中高效的固态吸积，与木星和土星的组成相似，表明此类富集现象在更广泛的行星系统中普遍存在。
2026-01-13 astro-ph.EP
Make Super-Earths, Not Jupiters: Accreting Nebular Gas onto Solid Cores at 0.1 AU and Beyond
半径为1- 4 $R_\oplus$的近距离超级地球可能拥有氢气氛，其岩石核心的质量只占几个百分点。我们确定的条件下，这种气氛可以吸积的核心从他们的父母拱盘。从星云吸积是有问题的，因为它是太有效：我们发现，10- $M_\oplus$核心嵌入太阳金属盘往往经历失控的气体吸积和爆炸成彗星，无论轨道位置。在$\sim$ 0.1天文单位处，失控的威胁尤其可怕，在那里固体可能会在比气体清除时间短的时间尺度上凝结;因此，在近轨道上的新生大气不太可能受到星子吸积的支持。失控吸积的时间很好地近似于大气最内层对流区的冷却时间，其程度由H $_2$解离的位置控制。尽管表征H $_2$解离的温度是通用的，核心不稳定性的时间尺度往往不随轨道距离而变化-并且对于10- $M_\oplus$核心来说是惊人的短。尽管如此，在参数空间的灌木丛中，我们确定了两种情况，不相互排斥，可以重现在$\sim$ 0.1 AU的超级地球的质量大气层的优势，同时仍然确保在$\gtrsim 1$ AU形成彗星。情景（a）：行星形成于尘埃-气体比率从0.1天文单位的$\sim$ 20 $\times$太阳能到5天文单位的$\sim$ 2 $\times$太阳能的圆盘中。情景（b）：由原核合并形成的超级地球核心的最终组装--
2014-12-08 astro-ph.EP
The giant nature of WD 1856 b implies that transiting rocky planets are rare around white dwarfs
本研究量化了WD 1856 b这颗木星大小凌星行星的罕见性，通过HBM推断白矮星周围岩石行星较少，得出凌星岩石行星罕见的结论。
2023-11-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Exoplanet Chemistry
我们太阳系中的类地行星和气态巨行星可能代表了其他恒星周围行星的一些原型;系外行星是因为大多数恒星的元素丰度与我们的太阳相似。太阳系的行星至少代表了四种化学行星类型，这取决于形成它们的阶段：由岩石（金属加硅酸盐）构成的类地行星，由岩石和冰构成的冥王星行星，由岩石和冰构成的海王星巨行星，氢和氦含量低，以及由岩石和冰构成的木星气体巨行星，氢和氦含量接近太阳。行星的组成与行星吸积盘中的化学分馏有关。描述了这些分馏的化学示踪剂。许多已知的系外行星都是气体巨行星，质量可达几个亿亿万倍，它们的大气化学性质与褐矮星相当。在靠近其宿主恒星的轨道上的系外行星可能类似于热棕矮星（L-矮星）。行星从其宿主接收的辐射较少，可能比富含甲烷的T型矮星更多。描述了这些高温和低温气体巨行星中氧化物、金属、硫化物和盐凝结形成的云层及其化学示踪物。
2010-05-07 astro-ph.EP
The fate of planetary cores in giant and ice-giant planets
我们使用{ \sl \textup{ab initio} }分子动力学模拟来计算三个潜在核心组分的高压熔化温度。行星轨道是通过在一个三层模型中求解流体静力学方程得到的，该模型经过调整以重现测量到的引力矩。最近开发的{ \sl \textup{ab initio} }状态方程用于包层和芯。我们发现，太阳系的巨行星和冰巨行星的核心是不同的，因为每个物体所遇到的压力-温度条件对应于相图的不同区域。对于木星和土星，结果是兼容的扩散核心和混合的显着部分的金属元素的信封，导致对流和/或双扩散制度。我们还发现，在这些行星的整个生命周期中，它们的固体核心在性质和大小上都有所不同。这两颗巨行星的固体核心并不是原始的，而是随着行星冷却而成核和生长。我们估计，木星的固体核心是3 Gyr，土星是1.5 Gyr。天王星和海王星的情况不那么极端，它们的核心只是部分熔化。为了模拟木星，巨行星和系外行星的内部结构的时间演化，它们的光度，以及潮汐效应在它们生命周期中的演化，核心应该被认为是结晶和生长的，而不是逐渐混合到包层中，因为它的成分是可溶的。
2019-10-01 astro-ph.EP
The Structure of Exoplanets
在过去的二十年中发现的数百颗系外行星为行星结构提供了新的视角。我们太阳系的行星并不是行星的典型例子，它们只是行星系形成和演化的可能结果，甚至可以想象不是非常普遍的结果（尽管这仍然是一个悬而未决的问题）。在这里，我们回顾了各种各样的内部结构，这些结构是已知的，并推测存在于系外行星系统中-从大部分退化的物体，质量是木星的10倍以上，到中等质量的海王星状物体，具有大的核心和中等的氢/氦信封，到大约与地球质量相当的岩石物体。
2013-12-11 astro-ph.EP
Massive Satellites of Close-In Gas Giant Exoplanets
我们研究的轨道，潮汐加热和质量损失的卫星周围的接近气体巨型系外行星。重点是可能通过其过境特征观测到的大型卫星。我们认为，即使是地球大小的卫星周围的热彗星可能是免疫破坏的轨道衰变;检测到这样一个巨大的卫星将强烈限制潮汐耗散的理论在气体巨星，在某种程度上补充轨道圆化。恒星的引力导致了卫星轨道的显著的周期性偏心率。由此产生的潮汐加热率，每单位质量，远远超过木卫一的和主导的放射性加热到合理的卫星潮汐$Q$的行星轨道周期的几个月。在大约一周的行星轨道周期内，潮汐加热可以完全融化卫星。最后，我们计算上限的卫星质量损失率，由于从表面的热蒸发，有效的，如果卫星的大气层是薄的，蒸汽压可以忽略不计。利用这个上限，我们发现，虽然轨道周期小于几天的热彗星周围的岩石卫星可以显着蒸发在其寿命，可探测的卫星遭受可忽略不计的质量损失在较长的轨道周期。
2009-09-03 astro-ph.EP
Exoplanet atmospheres at high spectral resolution
本文综述高分辨率光谱学在系外行星大气表征中的观测、分析方法与关键发现，并展望其与JWST及极大望远镜的协同前景。
2025-05-13 astro-ph.EP
Instrumentation prospects for rocky exoplanet atmospheres studies with high resolution spectroscopy
本文回顾了地面高分辨率光谱仪器在系外行星大气研究中的最新进展，并通过计算发现，在相同曝光时间下，300,000的光谱分辨率比100,000能更显著地检测到类地系外行星大气中的分子氧（O2），且在雾霾和云层场景下可将曝光时间及凌星次数减少4倍。
2025-05-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
Magnetic field strengths of hot giant exoplanets consistent with Solar System values
Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Université Côte d’Azur（拉格朗日实验室，蔚蓝海岸观测台，法国国家科学研究中心，蔚蓝海岸大学）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；Lund Observatory, Division of Astrophysics, Department of Physics, Lund University（隆德大学物理系天体物理学部天文台）；Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology（加州理工学院地质与行星科学系）；Department of Astronomy, University of Maryland（马里兰大学天文学系）；Department of Physics and Astronomy, University of Kansas（堪萨斯大学物理与天文学系）
通过测量七颗超热木星铁谱线的多普勒位移，发现风速随温度升高而降低，表明磁拖曳主导，推断热巨行星磁场强度最多几高斯，与木星赤道场相当。
2026-06-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Super-Earth Atmospheres: Self-Consistent Gas Accretion and Retention
一些最近发现的短周期地球到海王星大小的系外行星（超级地球）具有低的观测平均密度，这只能用大量的气体大气来解释。在这里，我们研究的条件允许吸积和保留这样的气氛。我们自洽耦合星云气体吸积到岩石核心和气体信封随后的演变后，分散的原行星盘。具体来说，我们解决了由于光蒸发和行星冷却造成的质量损失。我们发现，行星在盘的分散（即使没有光蒸发）之后会脱落它们的外层（数十个质量），它们的大气层在几百万年内收缩到与下面的岩石核心半径相当的厚度。在这个阶段，大气中含有比核心更少的粒子（相当于比行星质量的百分之几轻），可以被来自冷却核心的热量吹走，而较重的大气冷却并收缩的时间尺度最多为Gyr。通过将质量损失时间尺度与吸积时间相关联，我们分析确定了质量-温度平面中的一个适居区，在该区域中可以找到低密度的超级地球：行星必须足够大，足够冷，才能吸积并保持其大气层，同时不要太大或太冷，这样它们就不会进入失控的吸积并成为气体巨星（行星）。我们将我们的结果与观测到的超级地球人口进行比较，发现低密度行星确实集中在理论允许的区域。我们的分析和直观的模型可以用来研究可能的超级地球形成的情况。
2016-04-16 astro-ph.EP
A Balanced Budget View on Forming Giant Planets by Pebble Accretion
卵石吸积是指岩石行星核心的集合体，这些核心是由速度分散的粒子组成的，这些粒子的速度分散被来自星周盘气体的阻力所阻尼。吸积截面可以接近最大希尔球尺度的粒子的斯托克斯数接近1。虽然速度很快，但卵石堆积也是有损耗的。气体阻力将卵石带到原核，但也将它们扫过;那些具有最大吸积截面的粒子也具有最快的径向漂移速度，并且最容易从圆盘中排出。我们提出了一个全球模型的行星形成卵石吸积，跟踪光盘的质量预算。核心，每一个初始化与月球的质量，成长从光盘的有限存储毫米-厘米大小的卵石漂移在所有半径的粘性吸积气体。对于每1个被岩心网住的$M_\oplus$，至少10个$M_\oplus$，可能更多的$M_\oplus$因径向漂移而丢失。核心增长率通常对颗粒斯托克斯数、湍流马赫数和固体表面密度呈指数敏感。这种指数敏感性，当与盘迁移相结合时，往往会产生0.1-30 AU的二元结果：要么地球下的核心保持在地球下，要么爆炸成彗星，后者向内迁移到不同程度。当小行星繁殖核心组装毫米厘米大小的鹅卵石，他们这样做的光盘，这些颗粒排出$\sim$ 10 $^5$年或更少;这种快速排水盘不适合毫米波观测。
2018-08-06 astro-ph.EP
Melting the core of giant planets: impact on tidal dissipation
巨行星被认为拥有中央致密的岩石/冰核，这是其形成的核心吸积情景的关键演员。与此同时，它们的一些组分在巨行星中心区域的温度和压力制度中是不稳定的，只有从头算EOS计算才能解决物质状态的问题。在这个框架内，一些工作表明，必须考虑到包层中核心材料的侵蚀和重新分布。因此，这些复杂的机制可能会深刻地改变巨行星的内部，木星和土星已经获得了强烈的潮汐耗散的特征。解释这种耗散的最佳候选者是中央致密核中的粘弹性耗散和流体对流包络中作用于潮汐惯性波的湍流摩擦。在这项工作中，我们研究的后果可能熔化的中心区域的效率，这些机制。
2015-10-19 astro-ph.EP
Giant planets around FGK stars form probably through core accretion
我们提出了一个行星金属丰度（P-M）相关性的统计研究，通过比较744颗恒星与候选行星（SWPs）在开普勒领域已被观测到LAMOST，和一个样本的距离无关，假的“孪生”恒星在开普勒领域没有行星报告（CKSNPs）。在严格选择的大样本下，我们首次发现了δ [Fe/H]_（SWPs-SNPs），平均从~0.00 +-0.03 dex增加到0.06 +-0.03 dex，并且对于具有地球、海王星、木星大小的行星的恒星，增加到0.12 +-0.03 dex，然后下降到~-0.01 +-0.03 dex，对于更大质量的行星或褐矮星。此外，具有正Delta [Fe/H]的那些系统的百分比具有相同的关断模式。我们还发现FG型星也遵循这一总趋势，但K型星则不同。与CKSNPs相比，对于行星半径在2到4地球半径之间的K型恒星，观察到适度的金属增强（~0.1 - 0.2 dex），这表明超级地球，海王星大小的行星需要更高的金属丰度才能在K型恒星周围形成。我们指出，P-M相关性实际上是金属性依赖的，即，太阳和太阳上的金属丰度正相关，太阳下的金属丰度负相关。对于岩石行星，没有观察到Delta [Fe/H]相对于行星尺寸的稳定增加，不包括污染情景作为P-M相关性的主要机制。所有这些线索都表明，巨行星的形成可能与岩石行星或更大质量的行星/棕矮星不同，核心吸积的情况非常有利，高金属丰度是形成大质量行星的先决条件。
2018-05-07 astro-ph.EP
A photochemical PHO network for hydrogen-dominated exoplanet atmospheres
本文构建了更新的PHO光化学网络，研究富氢系外行星大气中的磷化学，发现热木星和暖海王星中HOPO、PO等含氧磷分子常比PH3更占主导，并指出反应速率数据的不确定性是未来探测磷化氢的关键挑战。
2024-10-20 astro-ph.EP physics.chem-ph
Discovery of a cold giant planet and mass measurement of a hot super-Earth in the multi-planetary system WASP-132
本研究完善了WASP-132多行星系统的表征，测得内侧热超级地球WASP-132c的质量与半径，发现一颗周期5年的冷巨行星及外侧伴星迹象，表明该系统热木星经罕见的动力学冷迁移形成，助力热木星演化研究。
2025-02-22 astro-ph.EP
A numerical simulation of a "super-Earth" core delivery from ~ 100 AU to ~ 8 AU
我们使用SPH模拟与近似的辐射冷却处方的大规模和大（$\sim 100$ AU）非常年轻的原行星盘的演化模型。我们还模拟尘埃生长和气体颗粒动力学与第二流体的方法。研究发现，圆盘碎片落在大量的$\sim 10$木星质量块上，这些质量块冷却并缓慢收缩。一些团块演化到偏心轨道上，将它们运送到AU的内部，在那里它们被来自恒星的潮汐力破坏。尘埃在团块内部生长和沉积，显示出非常强烈的分离，最大的颗粒在中心形成致密的核心。尘核的密度可能超过气体的密度，并且仅受数值约束的限制，这表明这些核心应该坍塌成岩石行星核心。一个特别的巨行星胚胎向内迁移足够近，在大约10 AU处被破坏，留下一个大约7.5 $\mearth$质量的自结合固体核心，在半径为$\sim$ 8 AU的低离心率轨道上。这些模拟支持了最近的建议，即类地行星和巨行星可能是潮汐破坏的巨行星胚胎的残余物。
2011-05-10 astro-ph.EP
The Exoplanet Perspective on Future Ice Giant Exploration
系外行星的数量数以千计，而且随着新的调查和改进的仪器的出现，数量还在不断增加。我们从这些发现中了解到的最令人惊讶的事情之一不是在其恒星宜居带中的小岩石行星可能很常见，而是最典型的系外行星尺寸是在我们的太阳系中看不到的-半径介于海王星和地球之间，被称为迷你海王星和超级地球。事实上，一颗凌日系外行星处于这种大小范围的可能性是我们太阳系中任何巨行星的四倍。对巨大的氢/氦主导的系外行星的大气层的调查已经推到海王星和迷你海王星大小的世界，揭示了水的分子吸收，云的散射和不透明度，以及大气丰度的测量。然而，与木星甚至土星大小的世界的测量不同，较小的巨人缺乏对测量结果的期望或解释的基本事实。这些大小的世界是如何形成和演化的，它与它们的大世界有什么不同？它们的内部成分是什么，这对它们的大气层有什么影响？是什么影响了这些遥远星球的能量收支？在这篇文章中，我们讨论了我们可以测量系外行星的哪些特征，以及为什么对我们太阳系中的冰巨星的任务是理解系外行星的合乎逻辑的下一步。
2020-07-06 astro-ph.EP
The Formation of Uranus and Neptune: Fine Tuning in Core Accretion
天王星和海王星都是冰巨星，大气层质量占行星总质量的$\sim$ 15%，这使得它们处于岩石行星和气体巨星之间的中间类别。这些大气层质量太大，不可能是主要的脱气，但它们从来没有经历过失控的气体吸积。冰巨星在充满气体的圆盘中从未达到临界核心质量（$M_\text{crit}$），但它们的核心是$\gtrsim M_\text{crit}$，这表明它们的外壳主要是在圆盘寿命结束时吸积的。在这个阶段，卵石的增长对传统的缓慢的大气增长提出了质疑。我们表明，全尺寸的冰巨星主要是从一个磁盘吸积气体耗尽至少$\sim 100$的一个因素。这样的磁盘在$ \lesssim 10^5$年内会消散。为什么两个内核在整个$\sim$ Myr磁盘生命周期内都处于次关键状态，而在最后$10^5$年才达到$M_\text{crit}$？这是微调。外盘的冰巨星在大部分气体吸积期间的大气质量分数与盘的气固比相当。这一点在盘演化与动力学剧变相吻合：气体失去了有效地阻尼核心的随机速度的能力，使它们能够受到木星和土星的引力激发。我们认为，冰巨星的核心开始在更近的轨道上生长（保持亚临界），并在这种动力学不稳定期间迁移出去。在那里，它们的轨道在将大部分质量吸积到固体中后循环。最后，他们从一个耗尽的星云中吸积了自己的外壳，那里的供给区气体稀少，防止了逃逸。
2017-08-02 astro-ph.EP
The Origins Space Telescope: Towards An Understanding of Temperate Planetary Atmospheres
起源太空望远镜（OST）是美国宇航局目前正在研究的四个任务概念之一，为天体物理学2020年十年调查做准备。通过主动冷却（~4 K），OST将对中红外到远红外波长敏感，使用成像和光谱学探测我们星系的最远距离，追踪水通过恒星和行星形成的路径，并对从木星到地球大小的系外行星的大气层进行热化学约束。这篇对系外行星科学战略委员会的贡献讨论了OST中红外成像仪，光谱仪和日冕仪（MISC）仪器在研究冷行星大气方面的重大进展。我们特别关注在M星中后期的宜居带中的凌日岩石行星的大气层。我们讨论了OST热红外观测如何显着提高我们对这些世界上生物有趣的气体，包括O3，CH 4，H2O和CO2的温度结构和分子丰度的理解。
2018-03-21 astro-ph.EP
Unravelling tidal dissipation in gaseous giant planets
行星内部的潮汐耗散是驱动恒星-行星和行星-月球系统演化的关键物理机制之一。新的约束条件，现在都获得了太阳系和系外行星系统。行星中的潮汐耗散与其内部结构有着内在的联系。特别是，流体和固体层的行为不同的潮汐强迫。因此，必须对它们各自的消能水库进行比较。在这封信中，我们分别计算了潜在的致密岩石/冰核和对流流体包层的气态巨行星的贡献，作为核心大小和质量的函数。然后，我们比较相关的耗散水库，通过评估频率平均值的爱数$k^2_2$的虚部在每个区域。在木星和类土星行星的情况下，我们表明，在核心的粘弹性耗散可以占主导地位的湍流摩擦作用于潮汐惯性波的信封。然而，流体耗散将是不可忽略的。这表明，有必要建立完整的潮汐耗散在行星内部从他们的深内部到他们的表面没有任何任意的先验模型。
2014-06-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
In situ accretion of gaseous envelopes on to planetary cores embedded in evolving protoplanetary discs
核心吸积假说认为，具有显著气体包层的行星在岩石/冰核形成后从原行星盘吸积它们。观测表明，这样的系外行星存在于广泛的轨道半径范围内，但不知道它们是否在原地吸积了它们的包层，或者起源于其他地方并迁移到它们目前的位置。我们认为嵌入在不断发展的粘性光盘，进行气体信封吸积原位轨道半径范围内$0.1-10\rm au$的固体核心的演变。此外，我们确定长期演化的行星，没有失控的气体吸积阶段后盘分散。我们发现：（1）具有$5 \rm M_{\oplus}$核的行星不会发生失控吸积。最大的包层包含了$2.8 \rm M_{\oplus}$，行星的轨道是$10 \rm au$。(ii)在$10 \rm M_{\oplus}$和$15 \rm M_{\oplus}$内核上的增加更有效。对于轨道半径$a_{\rm p} \ge 0.5 \rm au$，$15 \rm M_{\oplus}$核心总是经历失控的气体吸积。对于$a_{\rm p} \ge 5 \rm au$，除了一个核心之外，所有的$10 \rm M_{\oplus}$核心都经历了失控的气体吸积。没有行星在$a_{\rm p} = 0.1 \rm au$经历过失控的增长。(iii)我们发现，光盘分散后，行星与显着的气体信封冷却和收缩陀螺时间尺度，收缩时间敏感的不透明度假设。我们的研究结果表明，核心质量$\lesssim 15 \rm M_{\o…
2017-05-23 astro-ph.EP
How the presence of a giant planet affects the outcome of terrestrial planet formation simulations
本文利用GENGA开展约50 Myr的N体模拟，考察不同质量、轨道半径的外侧巨行星及初始胚胎分布对类地行星形成的影响，发现巨行星会增强相互作用并使轨道更紧凑，但过近会抑制大质量岩质行星形成。
2024-05-07 astro-ph.EP
Tidal Decay and Stable Roche-Lobe Overflow of Short-Period Gaseous Exoplanets
许多短周期轨道的气态系外行星正处于或处于罗什瓣溢出（RLO）的边缘。此外，轨道稳定性分析表明，潮汐可以驱使许多热彗星不可避免地朝着它们的宿主恒星旋转。因此，轨道演化和RLO的耦合过程可能塑造了观测到的近距离系外行星的分布，甚至可能是产生一些短周期岩石行星的原因。然而，溢出行星的确切结果取决于其内部对质量损失的反应，伴随的轨道演变可以增强或抑制RLO。在这项研究中，我们应用功能齐全，强大的模块恒星天体物理学实验（MESA）套件模型RLO的短周期气态行星。我们表明，虽然详细的演变可能取决于行星系的几个属性，它在很大程度上是由溢出的气体巨星的核心质量。特别是，我们发现，伴随着RLO的轨道膨胀往往会在一个特定的最大周期，这取决于核心质量停止和逆转。我们认为，RLO可能经常在这个轨道周期附近搁浅气体巨星的残余物，这提供了一个观测预测，可以证实短周期气体巨星经历RLO的假设。我们将这一预测与观测到的小的短周期行星的数量进行了初步比较，并发现了一些轨道上的行星，这些行星可能与这一图像一致。在某种程度上，我们可以确定一些短周期行星确实是气体巨星的残余，人口可以阐明气体巨星核心的性质，其性质在很大程度上仍然不受约束。
2016-05-23 astro-ph.EP
Uranus and Neptune as methane planets: producing icy giants from refractory planetesimals
本研究针对天王星、海王星富冰组成与外太阳系贫冰难熔星子的矛盾，提出难熔星子与原行星大气氢反应生成甲烷冰的机制，模型可匹配冰巨星的大小、质量与转动惯量，预测其氢氦比低于太阳值。
2024-07-10 astro-ph.EP
The Gradient of Mean Molecular Weight Across the Radius Valley
本文通过第一性原理CHOSSi释气模型研究亚海王星大气化学，预测跨半径谷存在由核心氧逸度驱动的平均分子量梯度，揭示较小亚海王星大气更少以氢为主。
2025-09-22 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
Refined parameters, formation, and dynamical stability of the wild exoplanet system K2-312=HD 80653
INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino（意大利国家天体物理研究所都灵天文台）；INAF - Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台）；Fundación Galileo Galilei-INAF（伽利略-意大利国家天体物理研究所基金会）；Centre for Planetary Sciences, The University of Edinburgh（爱丁堡大学行星科学中心）；SUPA, Institute for Astronomy, University of Edinburgh, The Royal Observatory（爱丁堡大学天文学研究所超级物理联盟皇家天文台）；Dipartimento di Fisica e Astronomia “Galileo Galilei”, Università di Padova（帕多瓦大学伽利莱物理学与天文学系）；Space sciences, technologies and astrophysics research Institute, Université de Liège（列日大学空间科学与技术及天体物理研究所）；Astrobiology Research Unit, Université de Liège（列日大学天体生物学研究组）；Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian（哈佛史密森尼天体物理中心）；Department of Physics, Engineering and Astronomy, Stephen F. Austin State University（斯蒂芬·F·奥斯汀州立大学物理、工程与天文学系）；Istituto Nazionale di Astrofisica, Osservatorio Astronomico di Palermo（意大利国家天体物理研究所巴勒莫天文台）
研究野生系外行星系统K2-312=HD 80653，通过扩展径向速度监测及多方法联合分析细化轨道参数，模拟其形成和演化，发现K2-312c是高偏心冷木星，揭示行星-行星散射对其轨道影响及系统其他特性。
2026-07-22 astro-ph.EP
Detection of an Earth-sized exoplanet orbiting the nearby ultracool dwarf star SPECULOOS-3
SPECULOOS项目探测到一颗以17小时周期围绕16.8 pc外M6.5型超冷矮星运行的类地行星，其高辐射与宿主星特性使其成为JWST发射光谱表征的优质目标，仅需十次次级掩星观测即可强约束其大气或表面矿物学。
2024-06-02 astro-ph.EP
Debris disks as signposts of terrestrial planet formation
间接证据表明，大多数已知的太阳系外行星系都是剧烈动力学不稳定性的幸存者。在这里，我们将探讨巨行星的不稳定性如何影响类地行星的形成和生存。我们模拟行星系围绕太阳恒星的演化初始条件，包括：一个内盘的星子和行星胚胎，三个巨大的行星在木星-土星的距离，和一个巨大的外星子盘。然后，我们计算尘埃生产率和碎片盘SED假设每个微行星粒子代表一个较小的机构在碰撞平衡的合奏。我们预测类地行星的存在与巨行星介导的碎片盘之间有很强的相关性。强烈的巨行星不稳定性会摧毁所有的岩石物质--包括完全形成的类地行星，如果不稳定性发生得很晚的话--以及冰冷的星子。稳定或弱不稳定的系统允许类地行星吸积，并在其外部区域产生大量尘埃。年龄超过1亿年的恒星发出明亮的冷尘埃（约70微米），标志着动态平静的环境有利于有效的陆地吸积。我们预测，虽然类地行星的典型偏心率很小，但应该存在一类新的类地行星系统，其单个行星在偏心率和倾角方面经历大幅度振荡。通过按比例缩放到观测到的巨型系外行星的半长轴分布，我们估计在同一系统中，0.5 AU的类地系外行星应该比1 AU的巨型或类地系外行星多几倍。最后，我们讨论太阳系，这似乎是不寻常的结合丰富的类地行星系统与低尘埃含量。
2011-03-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
Highly Volcanic Exoplanets, Lava Worlds, and Magma Ocean Worlds: An Emerging Class of Dynamic Exoplanets of Significant Scientific Priority
高度火山的系外行星，可以被不同地描述为“熔岩世界”，“岩浆海洋世界”或“超级Ios”，是调查的高优先级目标。“熔岩世界”一词可能指任何表面有大量熔岩湖的行星，而“岩浆海洋世界”一词则指表面有全球或半球形岩浆海洋的行星。“高度火山行星”，包括超级Ios，可能只是有大量或大量的任何形式的活跃爆炸或喷出火山。它们的组成、温度、活动速率、火山喷发方式和背景重力大小都有很大的不同，岩浆过程也各不相同。在不久的将来，所有这些类别的世界都可能是最具特征的岩石系外行星，这是由于它们在短轨道周期内优先出现的观测优势以及它们在红外线中明亮的昼侧通量。凌日技术应该能够在一定程度上对这些类似于热彗星的世界进行表征。了解高火山世界的过程对于解释即将发生的观测至关重要。这些世界的物理状态可能不仅会影响地球动力学过程，还可能影响行星形成以及对可居住性至关重要的现象。火山和岩浆活动使化学研究成为可能，否则光谱学无法获得内部成分。这些世界对于评估行星内部元素丰度与恒星宿主相比的程度至关重要，也可能提供研究非常年轻的地球和许多硅酸盐行星的早期形式的途径，预计岩浆海洋和表面熔岩湖将更加普遍。我们认为，在科学和公众的长期利益方面，高火山世界可能成为仅次于可居住世界的世界。
2018-04-13 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
