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
The K2-3 system revisited: testing photoevaporation and core-powered mass loss with three small planets spanning the radius valley
围绕M矮星运行的多行星系统为小行星形成和演化的理论提供了有价值的测试。K2-3是一颗早期M矮星,拥有三颗小的系外行星(1.5-2.0地球半径),距离0.07-0.20天文单位。我们用HST/COS和XMM-Newton测量了K2-3的高能光谱,并使用了Ly-alpha和极紫外通量的计算驱动估计。我们使用EXOFASTv 2来联合拟合径向速度,过境和SED数据。这将K2-3行星半径的不确定性限制在4%,K2-3b和c的质量分别限制在13%和30%;在RV测量中没有检测到K2-3d。K2-3b和c与被太阳成分包层(质量分数分别为0.36%和0.07%)、H2O包层(质量分数分别为55%和16%)或两者的混合物包围的岩石核心一致。然而,根据K2-3的高能量输出和估计年龄,K2-3b和c不太可能保留太阳组成的大气。我们将行星参数和高能恒星光谱传递给大气模型。将高能光谱上下调整10倍会产生微量分子丰度的显著变化,但不会达到透射光谱可检测的水平。虽然K2-3行星跨越小行星半径谷,但观测到的系统结构不能很容易地用光蒸发或核心动力质量损失来解释。相反,我们提出1)K2-3行星都是挥发性丰富的,K2-3d的密度比典型的超级地球低,和/或2)K2-3行星结构是由更多的随机过程造成的,如行星形成,行星迁移和撞击侵蚀。
2022-10-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evidence that Core-Powered Mass-Loss Dominates Over Photoevaporation in Shaping the Kepler Radius Valley
$Kepler$任务发现的一个关键人口特征是缺乏大小在1.8 $\mathrm{R_\oplus}$左右的行星。两种理论已经成为这个山谷的潜在解释:光蒸发和核心动力质量损失。然而,Rogers等人(2021)表明,使用行星半径,入射通量和恒星质量的三维参数空间来区分这两种理论是可能的。我们使用严格推导的恒星和行星参数来测量这个三维空间中的$Kepler$系外行星半径间隙。我们计算了在恒定恒星质量下作为入射通量的函数的能隙的斜率($α$ $\equiv$ $\left(\partial \log R_{\mathrm{gap}} / \partial \log S \right)_{M_\star}$)和作为恒定入射通量下作为恒星质量的函数的能隙的斜率($β$ $\equiv$ $\left(\partial \log R_{\mathrm{gap}} / \partial \log M_\star \right)_{S}$),发现$α$ = 0.069 $^{+0.019}_{-0.023}$和PDMATHAMR = $-$ 0.046 $^{+0.125}_{-0.117}$。考虑到Rogers等人(2021)表明,核心动力质量损失预测$α$ $\approx$ 0.08和$β$ $\approx$ 0.00,而光蒸发预测$α$ $\approx$ 0.12和$β$ $\appr…
2023-01-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
Current Population Statistics Do Not Favor Photoevaporation over Core-Powered Mass Loss as the Dominant Cause of the Exoplanet Radius Gap
我们寻找外行星半径差距的原因的证据,即缺乏半径接近$1.8\ R_\oplus$的行星。如果原因是光蒸发,那么半径差距的趋势应该与承载行星的恒星的早期高能发射的代理有关。或者,如果原因是核心动力质量损失,则不应存在此类趋势。关键的是,半径差距和恒星性质之间的虚假趋势来自于与星座的潜在相关性。考虑到这种潜在的相关性,我们发现半径差距和恒星质量或当今恒星活动之间没有任何趋势,如近紫外辐射所测量的。我们驳回了未检测到的半径差距的趋势与近紫外线发射,因为目前的近紫外线发射是不可能跟踪早期的高能量发射,但我们提供了一个目录GALEX近紫外线和远紫外线发射测量一般使用。我们解释了未检测到的半径差距的趋势与恒星质量模拟光蒸发与质量相关的恒星高能辐射的演变。模拟产生了一个不可检测的趋势之间的半径差距和恒星质量的现实来源的误差。我们的结论是,没有证据,从这个分析或其他文献中,目前存在的,显然有利于光蒸发或核心动力的质量损失作为系外行星半径差距的主要原因。然而,一旦特征良好的$< 4\ R_\oplus$行星的体积大约增加了一倍,重复这种分析就可以证实或排除光蒸发的可能性。
2019-12-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Towards a population synthesis of discs and planets. II. Confronting disc models and observations at the population level
该研究通过一维盘演化模型与机器学习代理模型进行群体合成,发现内外光蒸发导致盘寿命过短,需引入物质内落、磁风屏蔽或外部辐射消光等过程,并给出最优黏性参数范围。
2023-01-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Can photoevaporation open gaps in protoplanetary discs?
Universitäts-Sternwarte, Ludwig-Maximilians-Universität München(慕尼黑大学天文台);Excellence Cluster Origins(起源卓越集群);Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik(马克斯·普朗克地外物理研究所)
研究发现光蒸发无法单独形成干净的盘间隙,但可能产生类似过渡盘的观测特征,提出了一种近似的模型用于行星形成研究。
2026-01-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Time-dependent long-term hydrodynamic simulations of the inner protoplanetary disk III: The influence of photoevaporation
本研究通过结合隐式盘演化模型与光蒸发质量损失剖面,自洽模拟了Class II恒星-盘系统的长期演化,发现光蒸发减小死区范围并减少爆发次数,高X射线光度严重阻碍死区中行星(尤其是宜居行星)的形成。
2024-05-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Lowest accreting protoplanetary discs consistent with X-ray photoevaporation driving their final dispersal
本文通过盘族合成模型比较不同光蒸发模型,发现X射线光蒸发能解释最低吸积原行星盘的观测数据,是驱动其最终消散的首选机制。
2023-08-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Where can a Trappist-1 planetary system be produced?
我们研究了原行星盘的演化,这将是一个Trappist-1类系统的前体的吸积和外部光蒸发的作用下,在不同的辐射环境。尘埃颗粒迅速增长到临界尺寸以上,低于临界尺寸时,它们就会被光蒸发风带走,因此,尽管气体不断耗尽,但尘埃在很短的时间内就能恢复光蒸发。这意味着固体(尘埃加上行星)的质量与气体质量之比随着时间的推移而稳步上升。尘埃仍然在早期被剥离,并且产生所观察到的Trappist-1行星的$4\,M_{\oplus}$所需的初始盘质量很高。例如,假设紫外光场的分布是Fatuzzo & Adams(2008)的分布,典型的初始盘质量必须是恒星的$>30\,$ %(这仍然是Toomre $Q$稳定的),大多数类似质量的M矮星才能成为Trappist-1行星的可行宿主。即使在观察到的最低紫外线环境的情况下,也有一个强大的灰尘损失,由于光蒸发在早期从弱约束的外部区域的光盘。这个最低的尘埃损失水平是在1000万年的演化过程中因吸积到恒星上而损失的尘埃的两倍。因此,即使在这些辐射最少的环境中,能够成为Trappist-1前体的盘最初也需要有质量(恒星质量的$>10\,$ %)。
2018-01-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planetary evolution with atmospheric photoevaporation I. Analytical derivation and numerical study of the evaporation valley and transition from super-Earths to sub-Neptunes
观测显示开普勒数据中有一个耗尽区域将较小的超级地球与较大的次海王星分开。这可以解释为大气逃逸导致的有和没有H/He的行星之间的蒸发谷。首先,我们进行了数值模拟的演变接近低质量行星与H/He进行逃逸。其次,我们开发了一个分析模型的山谷轨迹。我们发现,在一个给定的轨道距离的最大剥离核心$R_{\rm b}$的半径量化的谷底只依赖于弱后形成H/He质量。原因是高初始H/He质量意味着有更多的气体蒸发,但行星密度较低,增加了损失。关于恒星$L_{\rm XUV}$,$R_{\rm b}$的尺度是$L_{\rm XUV}^{0.135}$。同样的弱相关性适用于能量受限蒸发的效率因子$\varepsilon$。正如数值和分析发现,$R_{\rm b}$作为轨道周期$P$的函数而变化,对于恒定的$\varepsilon$为$P^{-2 p_{\rm c}/3}\approx P^{-0.18}$,其中$M \propto R^{p_{\rm c}}$是固体核的质量-半径关系。在10天的轨道上,$R_{\rm b}$约为1.7 $R_{\oplus}$,与冰的质量分数呈线性增加。数值结果很好地解释了分析模型,其中发生完全蒸发,如果时间积分超过恒星XUV辐射吸收的行星是大于在核心的引力位的信封的结合能。对原始H/He质量、$L_{\rm XUV}$和$\varepsilon$的弱依赖性解释了为什么在…
2020-02-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Constraining proto-planetary disc evolution using accretion rate and disc mass measurements: the usefulness of the dimensionless accretion parameter
我们探讨如何测量原行星盘质量和吸积率提供的恒星形成区的调查可以通过分析无量纲吸积参数,我们定义为产品的吸积率和恒星年龄除以光盘质量。通过扩展和概括Jones et al(2012)的研究,我们证明,对于广泛的进化情景,这个参数应该小于或具有统一性,只有在外部光蒸发清除外部的最后阶段才高于统一性。我们使用这个结果来评估来自CO同位素和submm连续发射光盘质量估计的可靠性,通过检查吸积效率的分布在不受外部光蒸发的区域。我们发现,虽然基于尘埃的质量估计产生的结果与理论预期兼容,假设典型的尘埃/气体比,系统较低的CO为基础的估计产生吸积效率显着高于统一的理论。这一发现提供了额外的证据,CO为基础的光盘质量是一个低估,在相对较小的样品的化学建模的基础上,已作出的论点。另一方面,我们表明,尘埃的质量估计是足够准确的,以揭示明显更高的吸积效率的梯形集群,这一结果是预期的外部光蒸发的明显重要性。因此,我们提出了无量纲吸积参数作为一个新的诊断外部光蒸发在其他恒星形成区。
2017-03-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effects of photoevaporation on protoplanetary disc `isochrones'
原行星盘是恒星和行星形成的场所,它们的演化和随之而来的分散深深地影响着行星系的形成。在标准情况下,由于角动量的粘性输运,它们在~百万年的时间尺度上演化。分析自相似的解决方案,其演变预测也特定的光盘等时线的吸积率光盘质量平面。然而,由中心恒星发出的辐射所产生的光蒸发很可能主导了最内部区域的气盘扩散,为这个过程引入了另一个(更短的)时间尺度。在本文中,我们包括内部(X射线和EUV)光蒸发的光盘的演变的影响,找到一个人口的原行星盘的数值解。我们的模型自然地再现了预期的快速扩散的光盘的内部区域时,他们的吸积率相匹配的光蒸发质量损失率,与以前的研究。我们发现,光蒸发优先去除样品中最轻的光盘。最后的结果是,与直觉相反,光蒸发通过分散最轻的圆盘而增加了样品中的平均圆盘质量。与此同时,光蒸发还通过切断从外盘到内盘的物质供应来降低质量吸积率。在一个纯粹的粘性框架中,这将被解释为一个更长的粘性演化的结果,导致高估了盘的年龄。因此,我们的研究结果表明,光蒸发是一个必要的成分,包括在解释观测的大型光盘样品测量质量吸积率和光盘质量。光蒸发在等时线的形状上留下了特征性的印记。因此,在低盘质量区域的吸积率-盘质量平面中的精确数据提供了关于典型光蒸发率的线索。
2019-12-11 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The sub-Neptune desert and its dependence on stellar type: Controlled by lifetime X-ray irradiation
具有大量挥发性包络的短周期亚海王星是已知系外行星中最常见的类型。然而,最近对开普勒星群的研究表明,在高辐射轨道上缺乏亚海王星,在那里它们容易受到大气光蒸发的影响。从物理上讲,我们预计这种“光蒸发沙漠”取决于X射线的总寿命和极紫外线通量,这是大气逃逸的主要驱动力。在这项工作中,我们研究了亚海王星的人口统计作为一生暴露于高能辐射和宿主恒星质量的函数。我们发现,对于一个给定的今天的日射,行星轨道0.3 $M_{sun}$恒星的经验$\sim$ 100 $\times$更多的X射线通量在其寿命比1.2 $M_{sun}$恒星。将光蒸发沙漠定义为在2 $σ$处与零发生一致的区域,沙漠的开始发生在积分X射线通量大于1.43 $\times 10^{22}$ erg/cm $^2$到8.23 $\times 10^{20}$ erg/cm $^2$的情况下,作为行星半径的函数,为1.8 - 4 $R_{\oplus}$。我们还比较了不同恒星类型的光蒸发沙漠的位置。我们发现更大的变化,在沙漠发病的热通量空间相比,综合X射线通量空间,暗示光蒸发驱动的稳态恒星X射线排放的主导控制沙漠的位置。最后,我们报告的初步证据,亚海王星谷,第一次看到周围的类太阳恒星,M & K矮星。通过TESS任务等调查发现低质量恒星周围的其他行星将能够详细探索这些趋势。
2021-05-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
The dispersal of protoplanetary discs I: A new generation of X-ray photoevaporation models
中心恒星高能辐射对行星形成盘的光蒸发作用可能是盘演化的一个重要机制,在行星系的形成和演化中可能起着重要作用。我们在这里提出了新一代的太阳型恒星的X射线光蒸发模型,一组新的流体动力学模拟的基础上,通过一个新的,显着改善,气体温度的参数化恒星辐射,详细的光电离和辐射传输计算的基础上。这是第一个一系列的文件,旨在提供一个图书馆的模型,其中包括观察到的参数空间恒星和光盘质量,金属丰度和恒星X射线属性。在这里,我们专注于太阳型恒星(0.7 M $_\odot$)相对较低的质量光盘(恒星质量的1%),并探讨恒星X射线光度的风质量损失率的依赖。我们模拟原始光盘以及过渡光盘在不同阶段的演变。我们的2D流体动力学模型,然后用来获得简单的食谱的质量损失率,适合列入一维光盘的演变和/或行星形成模型通常用于人口合成研究。典型的风诊断([OI] 6300 $\overset{\lower.5em\circ}{\mathrm{A}}$和[NeII] 12.8 $μ$ m)的线轮廓也计算了我们的模型,发现与以前的研究大致一致。最后,我们通过一维粘性演化模型,包括我们的新的光蒸发处方进行人口研究的过渡盘,发现大约有一半的观察到的过渡盘腔和吸积率可以复制我们的模型。
2019-10-24 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The dispersal of protoplanetary discs. II: Photoevaporation models with observationally derived irradiating spectra
年轻的太阳型恒星是已知的强X射线发射体,它们的X射线光谱已经被广泛研究。来自中央恒星的X射线可能在星周物质的热力学和化学以及年轻行星的大气演化中发挥关键作用。在本文中,我们提出了模型光谱的基础上,来自观测的年轻恒星的猎户座星云星团的钱德拉猎户座超深计划(COUP)的光谱参数。光谱,然后用来计算新的光蒸发处方,可用于光盘和行星人口合成模型。我们的模型清楚地表明,盘风的质量损失率控制的恒星光度在软(100 eV - 1 keV)X射线波段。提供了新的分析关系的质量损失率和配置文件的光蒸发风作为一个功能的光度在软X射线波段。观察到的和预测的过渡盘统计之间的协议适度提高使用新的光谱,但观察到的人口强吸积大腔盘仍然不能再现这些模型。此外,我们的模型预测人口的非吸积过渡盘没有观察到。这突出了考虑外层圆盘中毫米级尘埃颗粒耗尽的重要性,这可能是尚未发现此类圆盘的原因。
2021-09-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Radiation-Hydrodynamical Models of X-ray Photoevaporation in Carbon Depleted Circumstellar Discs
所谓的过渡盘提供了一个重要的工具,以探讨各种机制,可能会影响原行星盘的演变,从而形成行星系。其中一个机制是来自中央恒星的高能辐射导致的光蒸发,这可以在原理上解释像过渡盘一样具有内腔的盘的出现。然而,目前的模型,未能再现所观察到的过渡盘,即对象与大型测量腔和大力吸积的子集。对于这些天体,(多个)巨行星的存在经常被用来解释观测结果。在我们的工作中,我们探讨了X射线光蒸发的可能性,在光盘与不同的气相碳耗尽,并表明,光蒸发的影响可以扩展到这样的低金属盘。由于碳是X射线不透明度的主要贡献者之一,其耗尽导致X射线在盘中的更大穿透深度,并导致更高的气体温度和更强的光蒸发风。我们提出了辐射流体动力学模型的光盘照射内部X射线+EUV辐射假设碳气相消耗的因素为3,10和100,并获得现实的质量损失率和配置文件。我们的分析产生强大的温度处方以及光蒸发质量损失率和配置文件,这可能能够解释一个更大的部分所观察到的多样性的过渡盘。
2019-10-18 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Stellar Mass Dependent Disk Dispersal
我们使用已发表的光学光谱和红外多余的数据,从9个年轻的集群和协会,研究恒星质量依赖的星周盘的分散。所有年龄超过300万年的星团都显示出随着太阳系恒星质量的增加,盘的比例会减少。该结果在每个簇中约1 $σ$水平下是显著的。对于完整的星团,我们拒绝了零假设-太阳和中等质量恒星以相同的速度失去它们的圆盘-95-99.9%的置信度。为了解释这种行为,我们调查的影响,晶粒生长,二进制同伴,和光蒸发磁盘签名的演变。在固定的磁盘温度下的晶粒生长时间尺度的变化可以解释为什么早期型的恒星与红外线过剩似乎比他们后来的类型的同行更快地发展。很少有证据表明,二进制同伴影响磁盘的演变表明,光蒸发是更可能的机制磁盘分散。一个简单的光蒸发模型提供了一个很好的适合所观察到的太阳和中等质量恒星的磁盘分数。虽然目前的质量相关的磁盘分散信号不强,更大和更完整的样本的年龄为3-5百万年的集群可以提高的意义,并提供更好的测试理论模型。此外,太阳系外行星的轨道可以限制磁盘分散和迁移的模型。我们认为,由于光蒸发的恒星质量依赖磁盘分散的签名可能存在于所观察到的太阳系外行星的轨道。质量超过1.6 Msun的行星可能有更大的轨道,因为它们形成的圆盘在它们迁移之前就分散了。
2009-01-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
The dispersal of protoplanetary discs -- III: Influence of stellar mass on disc photoevaporation
来自年轻太阳型恒星的强烈X射线辐射可能在星周盘的热力学和化学中起着至关重要的作用,推动它们在盘分散的最后阶段的演化以及塑造新生行星的大气。在本文中,我们研究了恒星质量对星周盘质量损失率的影响,由于X射线照射,扩展了我们以前的研究质量损失率的依赖性的X射线光度和光谱硬度。我们专注于质量在0.1到1太阳质量之间的恒星,这是当前和未来寻找潜在宜居行星任务的主要目标。当X射线光度随恒星质量相应变化时,我们发现质量损失率与恒星质量之间存在线性关系。当X射线光度保持固定时,也观察到这种线性增加,因为较低的盘纵横比允许X射线照射到达较大的半径。我们提供了新的分析关系的质量损失率和配置文件的光蒸发风的恒星质量的函数,可用于光盘和行星人口合成模型。我们的光蒸发模型正确地预测观察到的趋势的光盘内的寿命作为恒星质量的函数,增加陡峭度小于0.3太阳质量的恒星,表明X射线光蒸发是一个很好的候选人来解释所观察到的光盘分散过程。
2021-10-04 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Survival of Primordial Planetary Atmospheres: Mass Loss from Temperate Terrestrial Planets
太阳系外行星质量损失的最广泛研究的机制是通过XUV电离的光蒸发,主要是在高辐射行星的背景下。然而,氢分子的EUV解离理论上也可以驱动低质量行星上的大气蒸发。对于早期地球这样的温带行星,撞击侵蚀预计将在传统的星子吸积模型中占主导地位,但在卵石吸积情景中会大大减少,允许其他质量损失过程成为主要贡献者。我们应用相同的处方光电离这种光解机制,并比较它的分析卵石吸积的情况下,质量损失的其他可能的来源。我们发现,有没有一个明确的路径蒸发的原始大气中的卵石吸积的情况下,早期地球类似物吸积。如果行星质量的1%被吸积为星子,撞击侵蚀可以去除约2,300巴的氢,而结合的光蒸发过程可以蒸发约750巴的氢。光解离可能是一个次要的,但质量损失的重要组成部分。类似的结果也适用于超级地球和迷你海王星。这种机制也可以优先从行星的原始大气中去除氢,从而与标准的干燥形成模型相比,留下更丰富的原始水。我们讨论了这些结果的影响模型的岩石行星形成,包括地球的形成和可能的应用,这种分析,从观测到的系外行星的质量损失。
2020-04-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
The evolution of circumstellar discs in the Galactic Centre: an application to the G-clouds
银河系中心在几百万年前经历了一次恒星形成事件,可能产生了许多拥有拱星盘的金牛座T星。有人认为,这些圆盘可能是被确定为"G云“的致密尘埃电离源。考虑到银河系中心的恶劣环境,我们研究了这些圆盘可能经历的进化途径。我们计算新的外部光蒸发模型适用于光盘在银河系中心,占亚音速发射的风和吸收的紫外线光子的灰尘。利用演化圆盘的计算,我们发现光蒸发对圆盘的快速截断导致它们迅速地吸积到中心恒星上。最终,一个吸积的环星圆盘的寿命是$\lesssim1~$ Myr,它的寿命不足以解释G云。然而,我们确定了一个新的进化途径,在银河系中心的拱星盘。通过光蒸发去除圆盘材料可以防止年轻恒星由于磁制动而旋转,最终导致快速旋转的年轻恒星将圆盘扭转成防止吸积的“递减圆盘”状态。与此同时,圆盘中的任何行星伴侣都会将尘埃捕获在其轨道之外,从而关闭光蒸发。在这种状态下,椎间盘可以存活长达$\sim$ 1000万年。与其他恒星的相遇很可能会使这颗行星在密尔的时间尺度上消失,导致光蒸发重新开始,从而产生G云的特征。一个巨大的行星部分$\sim10\%$可以解释观测到的G云的数量。
2022-11-30 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Formation of ring-like structures in flared α-discs with X-ray/FUV photoevaporation
原行星盘是复杂的动力系统,其中几个过程可能导致环状结构和行星的形成。这些圆盘按照垂直刻度高度随半径增加的轮廓向外展开。在这项工作中,我们调查的作用,这盘张开的几何形状上形成的环和孔。我们将压平定律的变化与X射线和FUV光蒸发风结合起来。我们采用了半解析的一维粘性α方法,给出了典型系统网格中圆盘质量和质量速率的演化。我们的研究结果表明,改变轮廓的喇叭形光盘可能有利于形成类似于在真实系统中观察到的那些在适当的进化时间,适当的光盘质量和吸积率值的环状特征。然而,这些功能似乎是短暂的,仍然需要进一步的增强,以更好地匹配在真实系统中看到的所有功能。
2021-10-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Modelling photo-evaporation in planet forming discs
行星诞生于年轻恒星周围的气体和尘埃盘。来自中心恒星的高能辐射可以驱动盘大气的热外流,强烈影响盘和新生行星系的演化。在这方面,已经开发了几个不同复杂性的数值模型来研究从中心恒星的光盘光蒸发过程。我们描述的数值技术,结果和预测的当前模式,并确定观测测试,以约束他们。
2022-11-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Photoevaporation versus enrichment in the cradle of the Sun
本文通过N体模拟研究太阳诞生环境中短寿命放射性同位素增丰与原行星盘气体存留之间的矛盾,发现大质量恒星的光致蒸发会破坏气体盘,提出太阳系SLRs可能并非来自大质量恒星星风和超新星。
2023-08-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Giant planet migration during the disc dispersal phase
过渡盘被认为是光蒸发(PE)和巨型行星形成之间相互作用的自然结果。大质量行星减少了物质从外盘流入内盘,因此通过行星诱导光蒸发(PIPE)的过程触发了PE导致的盘分散的早期开始。在这种情况下,当行星轨道内的物质被PE移除时,形成了一个空腔,只留下外部圆盘来驱动巨行星的迁移。我们调查PE对巨行星迁移的影响,并特别关注在行星位置内具有真空腔的过渡盘的情况。这对于确定在什么情况下PE能够有效地阻止巨行星的迁移,从而影响行星群的最终轨道分布非常重要。为了这个目的,我们使用2D FARGO模拟模型迁移的巨行星在一系列的原始和过渡盘受PE。然后将结果与用于计算1D行星人口合成模型中行星迁移轨道的标准处方进行比较。FARGO的模拟显示,一旦行星所在地的圆盘耗尽了气体,行星迁移就会停止。这与冲量近似法所得到的结果相矛盾,冲量近似法预测了行星轨道内被清除的圆盘中的行星加速向内迁移。这些结果表明,冲量近似可能不适合嵌入过渡盘的行星。一个更好的近似可以用于1D模型将涉及停止行星迁移,一旦行星轨道内的材料耗尽的气体和表面密度在3:2的平均运动共振位置在外盘达到一个阈值$0.01\,\mathrm{g\,cm^{-2}}$。
2021-01-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
The evolution of protoplanetary discs in star formation and feedback simulations
我们耦合星团的形成和反馈模拟的船底座状恒星形成区与1维光盘的演化模型,研究外部光蒸发对盘人口的影响,在大质量恒星形成区。为了研究恒星形成物质对年轻恒星的屏蔽效应,我们用两种方法跟踪了星团中每颗恒星的FUV场历史:i)MonteCarlo辐射转移法解释了恒星形成物质对FUV的屏蔽效应; ii)忽略屏蔽效应的其他恒星辐射的几何稀释效应。我们发现,显着的屏蔽只发生在一小部分光盘,并提供保护,从外部光蒸发< 0.5百万年。然而,这种初始保护可以防止由于外部光蒸发导致的显著的早期气体/灰尘质量损失和盘半径减小。特别是,0.5百万年的屏蔽足以使大部分固体储层发展到更大的尺寸,在那里它将不会被夹带在外部风中。因此,屏蔽对于类地行星的形成具有潜在的重要意义,可以保持固体质量预算,但当屏蔽结束时,气体的持续剥离仍然可能影响迁移和巨行星大气层的气体储存。我们的模型突出了用单一特征年龄处理集群中所有光盘的问题,因为屏蔽对象通常只是最年轻的。我们的模型预测,大多数光盘在200万年船底座样的环境受到强烈的外部光蒸发。
2022-03-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effects of stellar density on the photoevaporation of circumstellar discs
本研究通过模拟不同恒星密度成团环境中的星周盘,揭示外部光蒸发对星周盘质量的消耗效应与恒星密度的关联,验证了观测与模拟的趋势一致性,为行星形成环境研究提供依据。
2020-11-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Planet formation around Intermediate-mass stars I: Different disc evolutionary pathways as a function of stellar mass
本文模拟1–3 M☉恒星周围受黏性吸积与X射线/FUV光致蒸发作用的原行星盘,发现恒星质量决定盘消散路径,并识别出均匀演化、复现盘及由外向内消散等新模式。
2023-11-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Radiation shielding of protoplanetary discs in young star-forming regions
本研究通过耦合星团形成与原行星盘演化模型开展模拟,发现年轻恒星形成区的辐射屏蔽可显著延长原行星盘寿命、保留更多行星形成物质,且局地小质量恒星会消除盘质量与大质量恒星投影距离的相关性。
2023-02-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Viscous Evolution and Photoevaporation of Circumstellar Disks due to External FUV Radiation Fields
本文探讨了外星远紫外辐射场对星周盘演化的影响。居住在年轻星团中的星盘可能暴露在附近OB星的极端FUV通量下,观测表明,在这种环境中的星盘正在积极地光蒸发。典型的FUV通量水平可能比星际值高\sim 10^{2} - 10^{4}倍。这些场在驱动星周盘的质量损失方面是有效的,因为它们在距离宿主恒星很大的径向距离处起作用,即,大部分的盘质量位于那里,那里的引力势阱很浅。我们结合粘性演化(α-盘模型)与现有的FUV光蒸发模型,以获得对盘寿命的约束,并确定作为时间函数的盘属性,包括质量损失率,盘质量和半径。我们还考虑了使用现有模型从主恒星的X射线光蒸发的影响,并表明,对于太阳质量恒星周围的磁盘,外部产生的FUV场通常是耗尽磁盘材料的主导机制。对于足够大的粘度,FUV领域可以有效地光蒸发磁盘在整个参数空间范围。粘度参数α= 10^{-3}的分散剂有效地分散在1-3百万年内;对于较高粘度(α= 10^{-2})的分散剂,分散在\sim 0.25 - 0.5百万年内。此外,盘半径被截断到小于\sim 100 AU,这可能会影响行星的形成。我们的模型预测是一致的范围内观察到的质量和半径的propherids在猎户座星云星团。
2013-07-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
The evolution of dust in discs influenced by external photoevaporation
原行星盘在各种恒星环境中形成和演化,因此暴露在各种环境远紫外(FUV)场强下。已知强FUV场驱动来自外盘的剧烈气流。在本文中,我们进行了第一次系统的探索的演变的固体成分的光盘受到外部光蒸发。我们发现,光蒸发的主要作用是减少水库的灰尘在大半径,这导致更有效的后续耗尽光盘灰尘由于径向漂移。有效的径向漂移意味着光蒸发不会显著增加圆盘中的尘埃与气体的比例。我们发现,在尘埃和气体中的光盘寿命是强烈依赖于FUV背景的水平,这两个寿命之间的关系只取决于Shakura-Sunyaev $α$参数,与观察到的气体和尘埃在光盘指向更高的$α$值($\sim 10^{-2}$)类似的寿命。另一方面,较低的$α$($\sim 10^{-3}$)可以更好地再现在$850~μ$ m处观察到的盘在盘尺寸与通量的平面中的分布。我们发现,光蒸发并不有助于岩石行星形成,但不需要抑制机制(如卵石吸积在水雪线),这可以是有效的足够早在光盘的寿命(即在百万年内)。
2019-12-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Evaporation before disruption: comparing timescales for Jovian planets in star-forming regions
模拟显示,在密集的恒星形成区,行星的轨道很容易被打乱;行星可以在恒星之间交换,成为自由漂浮的,然后被其他恒星捕获。然而,致密的恒星形成区域也往往是人口稠密的,包含发射光电离辐射的大质量恒星,这可以蒸发原行星盘中的气体。我们分析了包含木星质量行星的恒星形成区域的N体模拟,并确定了它们的轨道被改变的时间,它们变得自由浮动的时间,以及它们被偷走或捕获的时间。同时,我们进行计算的演化的原行星盘暴露于FUV辐射场的大质量恒星在相同的恒星形成区域。在几乎一半(44%)被破坏的行星系中-无论是改变,捕获,被盗还是自由浮动,我们发现原行星盘的半径向内发展,或者盘中的气体完全蒸发,在行星轨道被破坏之前。这意味着在密集的恒星形成区域被破坏的行星更有可能是超级地球或迷你海王星,因为木星质量的行星由于光蒸发的质量损失而无法形成。此外,最近在紧密堆积的类地行星周围发现的遥远的木星质量行星反对它们在人口稠密的恒星形成区域形成,因为光蒸发会阻止气体巨行星形成在几个天文单位的距离。
2022-09-27 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Using simultaneous mass accretion and external photoevaporation rates for d203-504 to constrain disc evolution processes
Queen Mary University of London(伦敦大学玛丽女王学院);Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université de Toulouse, CNRS, CNES(天体物理学和行星学研究所以及图卢兹大学、法国国家科学研究中心、法国国家空间研究中心)
通过分析d203-504星盘的吸积和蒸发速率,研究发现其角动量传输参数范围,并定义了新的照耀年龄,揭示了星盘可能的年轻或被屏蔽的演化状态。
2025-11-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Breaking Resonant Chains: Destabilization of Resonant Planets due to Long-term Mass Evolution
最近的系外行星观测报告了大量的多行星系统,其中一些行星处于共振链中。共振系统与非共振系统的比例提供了它们形成历史的线索。通过考虑行星质量和恒星质量的长期演化,并利用轨道计算,研究了共振链中行星的轨道稳定性。我们发现,虽然共振链是稳定的,他们可以不稳定的变化$\sim$ 10%的行星质量。这样的质量演变可以通过光蒸发引起的大气逃逸而发生。我们还发现,共振链可以打破恒星质量损失的$\lesssim1$ %,这将解释恒星风或日冕物质抛射。行星和恒星的长期质量变化对包括超级地球在内的行星系的轨道演化起着重要的作用。
2020-03-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Line ratio identification of external photoevaporation
本文利用CLOUDY程序建立原行星盘电离风发射线模型,确定对OB星距离最敏感的谱线比,并提出通过星团中谱线比空间梯度识别外部光致蒸发区域的方法。
2025-06-24 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The Observational Anatomy of Externally Photoevaporating Planet-Forming Discs I: Atomic Carbon
我们证明了CI作为光蒸发风的示踪剂的实用性,光蒸发风是由周围的紫外线环境驱动的。通常观测到的CO线只在相对较弱的紫外线环境中追踪这些风,否则在大多数年轻恒星经历的中到高紫外线场的风中解离。然而,CI跟踪在中等UV环境中风的不微妙的运动学特征($\sim1000$ G $_0$),并且可以用于对风的运动学和温度施加约束。在CI位置-速度图中,外部光蒸发导致的速度比单独的开普勒旋转更快,并且位置-速度空间的象限中没有开普勒辐射。这与视角无关,因为风具有垂直于圆盘的方位角旋转的分量。在中间视角($\sim 30-60^\circ$)下,1阶矩图在大尺度上也表现出扭曲形态(与导致扭曲的其他过程不同,扭曲通常朝向内部椎间盘)。CI很容易用ALMA观察到,这意味着现在可以在中等紫外线环境中识别和验证外部光蒸发对行星形成盘的影响。
2020-01-16 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Testing viscous disc theory using the balance between stellar accretion and external photoevaporation of protoplanetary discs
原行星盘(PPD)中(粘性)角动量输运的性质和速率对行星系的形成过程有重要影响。虽然吸积率到中央恒星产量限制这种运输在内部地区的PPD,经验约束粘性扩散的外部区域仍然具有挑战性。在这里,我们展示了一种新的方法来探测角动量输运的外边缘的光盘。这种方法适用于PPD已经失去了相当大一部分的质量,由于热风驱动的紫外线辐射从邻近的OB星。我们证明,这种外部光蒸发可以解释所观察到的3-5万年前的$σ$ Orionis地区的光盘耗尽,并使用我们的模型进行预测,激励未来的经验调查盘风。对于人口的中年PPD,在粘性模型中,我们表明,由于角动量重新分配的质量通量向外平衡的光蒸发风中的质量损失。因此,风的质量损失和恒星吸积率之间的比较提供了一个独立的约束在PPD的外部区域的粘性模型。
2020-06-08 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The influence of the environment on the spin evolution of low-mass stars. I. External photoevaporation of circumstellar disks
大质量恒星是强远紫外辐射源,可能不利于原行星盘的演化,通过外部光蒸发和缩短盘耗散时间尺度来驱动质量损失。它们的影响也可能减少在主序前早期阶段盘和宿主恒星之间角动量交换的时间尺度。为了提高我们对环境对恒星自转历史的影响的理解,我们发展了一个模型,该模型考虑了本地远紫外辐射对低质量恒星自转演化的影响。我们的模型包括一个假设的磁盘锁定,固定的旋转速率在星盘相互作用阶段,与此阶段的持续时间参数化的函数的本地远紫外辐射和恒星质量(在0.1--1.3 M $_\odot$)。通过这种方式,我们展示了来自大质量恒星的反馈如何显着影响恒星的自旋演化,并解释了在像Upper Sco和NGC 2264这样的年轻区域的周期质量分布中观察到的质量依赖性。高质量恒星的高远紫外环境可以使周围恒星的周期分布向快速旋转方向倾斜,解释了疏散星团h Per中快速旋转恒星过多的原因。旋转和主序前环境之间的联系为解释年轻恒星的旋转分布开辟了新的途径。例如,我们认为恒星自转可以作为一个示踪剂的原始紫外线照射的恒星高达$\sim$ 1 Gyr,这提供了一个潜在的方法来连接成熟的行星系统,他们的出生环境。
2021-09-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
High-resolution [OI] line spectral mapping of TW Hya consistent with X-ray driven photoevaporation
本文通过高分辨率[OI]谱线成图证明TW Hya的盘风主要由X射线驱动光致蒸发主导,模型可同时再现[OI]和[NeII]谱线观测,而MHD风模型在谱线轮廓和光度上存在明显偏差。
2023-09-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Three young planets around the K-dwarf K2-198: High-energy environment, evaporation history and expected future
本研究分析年轻多行星系统K2-198中三颗行星的蒸发历史与未来,发现内行星已失去原始包层,外行星稳定性取决于质量,并强调测量行星质量对模拟的重要性。
2023-11-12 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Time-Evolution of Viscous Circumstellar Disks due to Photoevaporation by FUV, EUV and X-ray Radiation from the Central Star
我们提出了粘滞吸积的拱星盘的时间演化,因为它们被照射的紫外线和X射线光子从一个低质量的中心恒星。我们的模型是一个混合的一维时间相关的粘性磁盘模型耦合到1+1D磁盘垂直结构模型用于计算磁盘结构和光蒸发率。我们发现,在粘性参数为$α=0.01$,FUV光度为$L_{FUV}~10^{-2}-10^{-3}$ L_o,X射线和EUV光度为$L_X \sim L_{EUV} ~ 10^{-3}$ L_o的条件下,初始质量为0.1M_0的1M_0恒星周围的盘存在4 × 10^6年。我们发现,FUV/X射线诱导的光蒸发和粘性吸积都是重要的消耗盘质量。光蒸发速率在~ 1-10 AU和>~ 30 AU处最显著。粘滞性使圆盘扩散,通过吸积作用使质量损失到中心恒星上,并通过光蒸发作用使外部圆盘的质量损失增加。我们发现,FUV光子可以在磁盘演化的相对早期阶段,在磁盘的内部,行星形成区域(~ 1-10 AU),而磁盘质量仍然很大。极紫外线和X射线光子也能够驱动间隙,但极紫外线只能在盘质量已经大幅下降后的后期,低吸积率时期才能做到这一点。在软X射线场占主导地位的恒星周围,光蒸发质量损失增强。我们跟踪了不同质量恒星周围的盘演化,发现对于M <~ 3M_0的恒星,盘的存活时间相对独立于质量;对于M >~ 3M_0的恒星,盘的寿命很短(~10^5年)。
2009-09-09 astro-ph.SR
The Dispersal of Protoplanetary Disks
原行星盘是行星形成的场所,这些盘的演化和最终的消散强烈影响着行星系的形成。在行星形成时期的气盘演化是由风引起的吸积和质量损失驱动的,在典型的环境中,来自中央恒星的高能辐射的光蒸发可能主导最终的气盘扩散。我们对当前的理论模型进行了批判性的回顾,并讨论了用于测试这些模型的观测结果,并为我们对底层物理的理解提供了信息。我们还讨论了盘扩散在形成行星系中的作用,考虑了它对行星形成过程和行星系结构的影响。最后,我们提出了一个示意图的原行星盘演化和分散,并讨论了未来的工作前景。
2013-11-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
The role of atmospheric outflows in the migration of hot Jupiters
许多观测到的热对流都受到大气外流的影响。数值模拟表明,从大气中逃逸的物质可以在行星轨道外积累,形成一个环面。在几个10^8年内,环的质量可以变得足够大,对行星产生显著的引力效应。质量的积累本身又受到恒星活动的阻碍,这导致了环面物质的光蒸发。我们探讨的作用,这些和其他因素在行星的迁移时代时,原行星盘已经消失了。以HD 209458系统为例,证明了行星与环面的引力相互作用导致行星从大于0.3AU的轨道开始向其可观测位置迁移的可能性。
2021-06-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
High Resolution ALMA Observations of Richly Structured Protoplanetary Disks in $σ$ Orionis
本研究通过ALMA对受O9.5型恒星辐照的猎户座σ星云中8个原行星盘开展高分辨率1.3毫米连续谱观测,发现中等紫外环境下几十au内子结构可稳定存在,同时该区域盘多偏小、50au外间隙罕见。
2024-11-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
The evolution of protoplanetary disc radii and disc masses in star-forming regions
原行星盘对于理解行星如何形成和演化至关重要,但这些物体受到其宿主恒星诞生环境的变幻莫测的影响。特别是,来自大质量恒星的光电离辐射已被证明是破坏原行星盘的有效媒介。外部光蒸发导致光盘的半径向内演化,而光盘的内部粘性演化导致半径向外演化。我们耦合N体模拟的恒星形成区域与磁盘演化的后处理分析,以确定如何在年轻的恒星形成区域的半径和质量分布的原行星盘演变。为了与观测结果一致,我们发现初始盘半径必须在100 au的量级,尽管这些盘很容易被大质量恒星的光蒸发破坏。此外,猎户座星云团中观察到的盘半径分布与中等初始恒星密度(100 M $_\odot$ pc $^{-3}$)更加一致,与ONC假设更高初始密度的动力学模型相矛盾。此外,我们不能重现所观察到的光盘半径分布在狼疮恒星形成的地区,如果它的光盘受到外部光蒸发。更详细的比较是不可能的,因为在确定前主序星(盘托管)的年龄方面存在着大量的不确定性。
2022-08-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
The California Kepler Survey VII. Precise Planet Radii Leveraging Gaia DR2 Reveal the Stellar Mass Dependence of the Planet Radius Gap
行星大小的分布编码了行星形成和演化的细节。我们提出了最精确的行星大小分布的基础上,盖亚天体,开普勒测光,从加州开普勒调查光谱温度。以前,我们使用高分辨率光谱测量恒星半径的精度为11%;通过添加盖亚天体测量,误差现在为2%。行星半径的测量精度提高到5%。通过大约1000颗具有精确属性的行星的目录,我们详细探索了行星大小分布中的差距,这些差距将两类小行星分开,岩石超级地球和气体主导的次海王星。我们之前的研究和其他研究表明,这个差距可能在观测上分辨率不足,本质上是平底的,有一个禁止行星大小的带。基于我们的新目录的分析驳斥了这一点;差距被部分填补。塑造分布的另外两个重要因素是行星的轨道距离和它的宿主恒星质量,这两者都与行星的X射线/紫外线照射历史有关。对于质量较低的恒星,双峰行星分布转向较小的尺寸,与较小的恒星产生较小的行星核心一致。大小分布的细节,包括“亚海王星沙漠”的范围和差距的宽度和坡度,支持低密度大气的光蒸发是行星大小分布的主要进化决定因素的观点。
2019-10-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Characterising thermal sweeping: a rapid disc dispersal mechanism
(节略)我们考虑的性质,原行星盘,正在经历由内而外清除光蒸发。特别是,我们的目标是确定条件下,原行星盘可能会经历“热扫描”,一个快速(<1 e4年)盘破坏机制,建议发生时,清除盘达到足够低的表面密度在其内部边缘和磁盘是不稳定的失控穿透的X射线。我们使用一个大的套件的一维辐射流体动力学模拟探测可观察的参数空间,这是不可行的,在更高的维度。这些模型使我们能够确定的表面密度,热扫描将接管光盘的演变,并评估这一临界表面密度作为X射线光度,恒星质量和内孔半径的函数。我们发现,这个临界面密度与X射线光度呈线性关系,增加与内孔半径和恒星质量减少,我们开发了一个分析模型,重现这些结果。这个表面密度标准,然后用来确定的演化状态的原行星盘的点,它们变得不稳定的破坏热扫描。我们发现,由光蒸发产生的过渡盘将在其内部孔达到20-40 AU时进行热扫描,这意味着具有大孔且没有吸积的过渡盘(这是先前预测的所有光蒸发模型后期阶段的结果)将不会形成。我们强调,我们已经开发的表面密度标准适用于所有情况下,光盘开发的内孔是光学薄的X射线。因此,它不仅适用于最初由光蒸发产生的洞,而且也适用于由行星潮汐影响形成的洞。
2013-09-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
The origin and evolution of transition discs: successes, problems and open questions
过渡盘(英语:Transition discs)是原行星盘,在其尘埃成分中显示出大洞或宽间隙(宽度与其半径相当)的证据。这些圆盘可以给我们关于圆盘破坏机制的线索,或者关于行星形成的位置和时间尺度的线索。然而,目前在我们的理论理解中仍然存在关键差距。绝大多数的过渡盘都是在它们的中心恒星上吸积的,这表明--至少在恒星附近--尘埃已经从气体中消耗了非常大的数量。在这篇综述中,我们讨论了两种不同的过渡盘种群的证据:毫米暗-那些低毫米通量,小孔($\lesssim$ 10 AU)和低吸积率(~ 1 e-10- 1 e-9 Msun/yr)和毫米亮-盘大毫米通量,大孔($\gtrsim$ 20 AU)和高吸积率~ 1 e-8 Msun/yr。MM-暗淡的过渡盘与从经历分散的盘中天真地预期的一致;然而,mm-明亮的盘不是,并且可能是罕见和长寿的物体。我们讨论了两种常见的机制,创造过渡盘:光蒸发和行星盘的相互作用,特别强调它们将如何在这些模型中演变,比较这些预测观察到的人口。在我们开始使用过渡盘来约束行星形成的模型之前,在光蒸发和行星假说中,都需要更多的理论工作来解释缺乏光学厚度的非吸积过渡盘。最后,我们认为,少数光盘与原始寻找的SED,但偶然成像,显示在毫米(例如MWC 758和WSB 60)大腔可能代表一个隐藏的人口相关的对象。描述和理解这些物体是如何融入整体范式的,可能会让我们揭开过渡盘的神…
2015-12-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Testing external photoevaporation in the $σ$-Orionis cluster with spectroscopy and disk mass measurements
本研究结合 VLT/X-Shooter 光谱与 ALMA 测量,检验了 $σ$ Orionis 星团中外部光蒸发对原行星盘演化的影响,证实了内部约 0.5 pc 范围内盘寿命更短且尘埃质量更低,且该影响在低至约 $10^{4}$ G$_0$ 辐射下依然显著。
2023-09-11 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Transitional Disks as Signposts of Young, Multiplanet Systems
虽然目前还没有发现一颗仍在形成中的行星嵌在气态原行星盘中,但过渡盘上清理出来的内孔可能是年轻行星的路标。在这里,我们表明,吸积过渡盘与宽,光学薄内孔15 AU或以上的子集只能由多个行星轨道内每个孔雕刻。多行星系统为解释过渡盘的起源提供了两个关键因素。首先,多个行星可以清除宽的内孔,而单个行星只打开狭窄的间隙。其次,由多个行星产生的受限的非轴对称吸积流提供了一种方式,使任意数量的质量转移通过一个明显的光学薄孔发生,而不会过度产生红外多余通量。而不是假设孔中的气体和尘埃是均匀和轴对称分布的,我们可以通过用局部光学厚的潮汐尾覆盖孔表面的宏观部分来构建一个具有明显光学薄红外通量的内孔。我们还建立了其他清除机制,如光蒸发,不能解释我们的吸积过渡盘与宽孔的子集。因此,过渡盘是观测寻找年轻行星系的高价值目标。
2011-06-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
The strongly irradiated planets in Praesepe
我们提出了一个分析的XMM-牛顿观测的四颗恒星在年轻的(670百万年)疏散星团Praesepe。这些恒星所承载的行星都位于半径周期空间中靠近半径周期谷和/或海王星沙漠,这两个特征可能是由X射线和极紫外(EUV)光子的光蒸发驱动的。虽然恒星不再处于饱和状态,但强烈的X射线和极紫外线辐射仍在持续。根据我们在前一篇论文中推导出的EUV时间演化斜率,在所有四种情况下,三分之二的EUV辐射仍然存在。我们将XMM-牛顿光变曲线与K2在光学波长下同时测量的光变曲线进行比较,使我们能够搜索X射线和光学光变曲线之间的相关变化。我们发现,X射线通量减少,并关闭,而光通量上升整个K2-100,这可能是由于活动区域从视图中消失的恒星旋转。最后,我们还研究了我们样本中四颗行星的未来可能性,模拟了它们的大气演化,发现四颗行星中有三颗行星的外壳完全光蒸发剥离是可能的,这取决于当前的行星质量。
2022-02-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Searching the Entirety of Kepler Data. II. Occurrence Rate Estimates for FGK Stars
我们目前的系外行星发生率估计与近似贝叶斯计算的行星半径在0.5和16 $R_{\bigoplus}$和轨道周期在0.78和400天之间,轨道FGK矮星。我们的研究结果基于一个独立的行星目录,该目录是从我们对开普勒任务中观测到的所有~ 20万颗恒星的搜索中汇编而成的,精确的行星半径由盖亚DR 2合并的恒星半径补充。我们考虑了检测和审查效率,行星半径的不确定性,以及数据中类似凌日噪声信号的可靠性。通过分析我们的FGK发生率以及分离F-,G-和K-型恒星后计算的发生率,我们探索了恒星有效温度,行星半径和轨道周期的依赖关系。我们揭示了光蒸发驱动的“半径差距”的新特征之间的~1.5和2 $R_{\bigoplus}$,表明双峰分布先前揭示的$P$ < 100天只存在于一个更窄的范围内的轨道周期,上面的次海王星占主导地位,下面的超级地球占主导地位。最后,我们提供了几个估计的“eta-Earth”值-潜在的宜居,岩石行星绕太阳类恒星的频率。对于大小为0.75 - 1.5 $R_{\bigoplus}$的行星,在保守定义的宜居带(0.99 - 1.70 AU)围绕G型恒星运行,我们将上限(第84.1百分位数)定为每颗恒星<0.18颗行星。
2020-04-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
A remnant planetary core in the hot-Neptune desert
巨行星的内部仍然知之甚少。即使对于太阳系中的行星,观测的困难也导致行星核心的性质存在很大的不确定性。经历了罕见进化过程的系外行星为了解行星内部提供了一条途径。在典型的贫瘠的热海王星“沙漠”(质量半径空间中包含很少行星的区域)及其附近发现的行星已被证明在这方面特别有价值。这些行星包括HD 149026 b,它被认为有一个异常巨大的核心,以及最近发现的LTT 9779 b和NGTS-4 b,在这些行星上,光蒸发已经去除了它们大部分的外层大气。在这里,我们报告了对行星TOI-849 b的观测结果,它的半径小于海王星,但质量非常大,相当于$39.1^{+2.7}_{-2.6}$地球质量,密度为每立方厘米$5.2^{+0.7}_{-0.8}$克,与地球相似。内部结构模型表明,任何由纯氢和氦组成的气体包层都不超过行星总质量的$3.9^{+0.8}_{-0.9}$ %。这颗行星可能是一个巨大的气体,然后通过热自破裂或巨行星碰撞经历极端的质量损失,或者它可能避免了大量的气体吸积,也许是通过间隙打开或后期形成。虽然光蒸发率不能解释减少一个类似于木星的气体巨星所需的质量损失,但它们可以在数十亿年的时间尺度上去除一小部分(几个地球质量)的氢和氦,这意味着TOI-849 b上任何剩余的大气都可能被行星内部的水或其他挥发物所富集。我们得出结论,TOI-849 b是一颗巨行星的残余核心。
2020-07-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Estimating photoevaporative mass loss of exoplanets with PLATYPOS
我们开发了PLATYPOS(PLAneTarY Photoevaporation Simulator),这是一个Python代码,用于对在类似地球的岩石核心上具有氢氦包层的近距离行星进行行星光蒸发质量损失计算。以物理和模型参数作为输入,PLATYPOS计算大气质量损失以及行星半径随时间的演变,同时考虑到行星的热冷却和随后的半径演变。特别是,我们实现不同的恒星活动随时间的演变轨迹。我们的设置允许预测一颗行星是否可以保留其大气的很大一部分,或者完全蒸发,只留下裸露的岩石核心。用户提供有关感兴趣的恒星-行星系统的信息,包括行星和宿主恒星的参数,以及恒星的旋转和活动演变。此外,蒸发质量损失率估计的几个细节可以选择。这包括高能量光子的有效吸收截面、蒸发效率和流体动力学逃逸模型。
2022-01-06 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Far and extreme ultraviolet radiation fields and consequent disc destruction in star-forming regions
行星形成的第一阶段通常发生在主星仍然处于(相对)密集的恒星形成区域时,外部环境的影响对于理解行星形成过程的结果可能很重要。特别是,包含大质量恒星的恒星形成区具有强烈的远紫外(FUV)和极紫外(EUV)辐射场,这可能导致原行星盘由于光蒸发而产生质量损失。在本文中,我们提出了一个参数空间研究的预期FUV和EUV领域的N体模拟的恒星形成区域的初始条件范围。然后,我们使用最近发表的模型,以确定由于光蒸发从原行星盘的质量损失。特别是,我们专注于改变初始程度的空间结构和初始维里比的恒星形成区,以及初始恒星密度的影响。我们发现,在恒星形成区域的FUV领域是远远高于在星际介质,即使该地区的恒星密度低,在银河系领域,由于存在中等质量,大质量,恒星(> 5 Msun)。这些强烈的辐射场会导致100万年内原行星盘中的气体成分被破坏,这意味着气体巨行星要么形成得非常快(<100万年),要么只在金牛座这样的恒星形成区形成,那里没有中等质量或大质量的恒星。后一种情况与来自太阳系的陨石证据直接紧张,这些证据表明太阳及其原行星盘是在靠近大质量恒星的地方诞生的。
2021-01-11 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR