Photo-evaporation of proto-planetary gas discs due to flybys of external single stars in different orbits
在原行星盘的演化过程中，中心恒星和外围恒星的光蒸发都起着重要的作用。考虑到恒星形成的星团中复杂的辐射环境，由于飞越事件，原行星盘在不同的寿命中存活。本文主要研究金牛座T星与另一颗不同温度的主序星在不同近心距、偏心率和倾角的双曲轨道上相遇时的盘状结构。我们找到了飞掠事件发生后，由于中心恒星的光蒸发而导致间隙打开的判据。在气盘后期，气盘上出现了一个缺口，导致缺口对行星形成和迁移的影响有限。如果飞越轨道具有一个中等的近心距，这对偏心率和倾角的依赖性很弱，外部光蒸发导致飞越事件期间的最大质量损失。在小偏心率或大倾角轨道上的飞掠星会引起较大的质量损失。采用一个简单的多个飞越模型，我们得出结论，在疏散星团，气体盘通常生存在典型的寿命在1和10万年之间，除了有许多大质量的恒星在密集的疏散星团。在球状星团中，盘状物分散得非常快，很难产生气体巨行星。快速耗尽的盘可能是球状星团中巨行星零检测的原因。
2018-08-17 astro-ph.EP
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
Space dust collisions as a planetary escape mechanism
据观察，持续轰击地球的超高速空间尘埃在大气层中产生巨大的动量流。一些快速的太空尘埃不可避免地会与大气系统相互作用，传递能量并移动粒子，从而产生各种可能的后果。本文研究了通过碰撞，空间尘埃的掠地成分可以促进大气颗粒的行星逃逸的可能性，无论它们是形成大气层的原子和分子还是更大尺寸的颗粒，并提供了支持性的估计。作为一个有趣的结果，漂浮在地球大气层中的是各种各样的粒子，它们包含着地球有机故事的蛛丝马迹，包括微生物生命和生命必需分子。本文将评估这种空间尘埃碰撞机制将其中一些生物成分推进空间的能力。
2017-11-06 astro-ph.EP
Evaporation of extrasolar planets
本文综述了太阳系外行星蒸发的观测和理论模拟。“热对流层”的观测及其对高层大气（热层和散逸层）的制约。描述了对第一颗凌日系外行星HD 209458 b的早期观测发现，这颗行星有一个逃逸氢的扩展大气层。随后的观测表明，在非常高的海拔存在氧和碳。这些观测结果对大气中的逃逸速率和机制给出了独特的限制。最新的莱曼α HST观测HD 189733 b和MgII观测Wasp-12 b允许首次比较不同环境中不同行星的蒸发。模型来量化逃逸率从测量的掩星深度，和能量图来描述的蒸发状态的热掩星。利用这张图，可以看出很少有像GJ 876 d或CoRot-7 b这样的已知行星可能是前巨行星的残余。
2012-01-23 astro-ph.EP
Formation of multi-planetary systems via pebble accretion in externally photoevaporating discs in stellar clusters
Astronomy Unit, School of Physics and Astronomy, Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院物理与天文学学院天体物理单元）
研究发现外部光蒸发通过减少碎石储备抑制行星生长，但在高初始质量盘中行星相互作用主导结果，影响多行星系统最终架构。
2026-01-07 astro-ph.EP
The Response of Planetary Atmospheres to the Impact of Icy Comets III: Impact Driven Atmospheric Escape
School of Physics and Astronomy, University of Leeds（利兹大学物理与天文学学院）；Institute for Astronomy, University of Cambridge（剑桥大学天文研究所）
研究探讨了潮汐锁定行星和类地球大气在彗星撞击下的大气逃逸机制，发现撞击位置影响逃逸率，环流输送对氢气逃逸至关重要。
2026-03-10 astro-ph.EP
Evaporation of planetary atmospheres due to XUV illumination by quasars
行星大气通过各种机制遭受质量损失，包括来自其宿主恒星的XUV光子的照射。在这里，我们探讨的后果XUV辐射的超大质量黑洞，因为它们的增长，在星系核的气体吸积。基于星系凸起和星系盘中恒星的质量分布以及单个黑洞的光度历史，我们估计了XUV通量的概率分布函数作为星系晕质量、红移和恒星成分的函数。我们发现，宇宙中大约50%的行星可能会失去相当于火星的大气层，10%可能会失去地球的大气层，0.2%可能会失去地球海洋的质量。在星系的球状组成部分中，这一比例明显较高，并且强烈依赖于星系质量，但对红移的依赖性很弱。
2017-05-18 astro-ph.EP astro-ph.GA
Effects of Magnetic Fields on the Location of the Evaporation Valley for Low-Mass Exoplanets
观测到的系外行星的半径分布显示出双峰形式，这可以用行星大气的质量损失来解释，这是由于它们的宿主恒星发出的高能辐射。这种半径分布的最小值的位置取决于质量-半径关系，而质量-半径关系又取决于行星核心的组成。目前的研究表明，超级地球和迷你海王星行星具有富含铁的核心，因此基本上与地球相似。本文探讨了非零行星磁场如何降低这些行星的预期质量损失率。这些较低的质量损失率，反过来，影响最小的半径分布和行星核心的推断化学成分的位置。
2019-09-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
The effects of stellar activity cycles on planetary atmospheric escape and the HeI 1083nm transit signature
本研究模拟恒星活动周期对系外行星大气逃逸及HeI 1083nm凌星特征的影响，发现极大期氦特征更强，并解释远轨道吸收不减弱的现象，提出活动周期可解释观测矛盾。
2025-10-27 astro-ph.EP
Formation of Planetary Populations III: Core Composition & Atmospheric Evaporation
系外行星质量半径图显示，超级地球在给定质量下显示出广泛的半径，因此平均密度。使用行星人口合成模型，我们探索了形成这种分布的关键物理因素：行星的固体核心成分和大气结构。对于前者，我们使用平衡盘化学模型来跟踪整个形成过程中行星核心上的吸积矿物。对于后者，我们跟踪气体吸积在形成过程中，并考虑光蒸发驱动的大气质量损失，以确定什么部分的吸积气体逃逸后的磁盘阶段。我们发现，海王星和亚土星在小轨道半径（$\lesssim$ 0.1 AU）的大气剥离在短周期超级地球的形成中起着关键作用。岩心成分受其形成的圈闭的强烈影响。我们还发现，在小轨道半径$\lesssim$ 0.5 AU的类地行星组成和在大轨道$\sim$ 1 AU的富冰行星（质量高达50%）之间存在分离。这与从小轨道周期的低质量行星半径谷的观测位置推断出的类地平均密度很好地对应。我们的模型产生的行星半径与质量为$\sim$ 1- 3 M $_\oplus$的观测结果相当。在更大的质量，行星的吸积气体显着增加其半径大于大多数观测数据。虽然光蒸发影响小轨道半径$\lesssim$ 0.1 AU的行星，减少了这些行星半径的子集，并改善了我们的比较，但我们计算的种群中的大多数行星不受影响，因为它们在较大的分离处形成时FUV通量较低。
2020-07-13 astro-ph.EP
Stellar wind interaction and pick-up ion escape of the Kepler-11 "super-Earths"
研究了Kepler-11系统中恒星风与扩展的以氢为主的行星上层大气之间的相互作用以及由此产生的行星拾取离子从5个“超级地球”中的逃逸，并将逃逸率与中性氢原子的热逃逸效率进行了比较。假设Kepler-11的恒星风与太阳风相似，我们采用多变的一维流体动力学风模型来估计行星轨道上的风特性。我们应用直接模拟蒙特卡罗模型来模拟开普勒-11b-f周围的氢日冕和恒星风等离子体相互作用，在现实的预期加热效率范围为15- 40%。同样的模型被用来估计离子拾取逃逸的XUV加热和流体动力学扩展的开普勒-11b-f的上层大气。从相互作用模型中，我们研究了可能的磁矩的影响，计算行星离子的电荷交换和光电离产生率，并估计所有五个行星的拾取H+离子的损失率。我们比较的结果之间的五个“超级地球”，并在更广泛的意义上也与中性行星氢原子的热逃逸率。我们的研究结果表明，对于所有开普勒-11b-f系外行星，行星周围都形成了巨大的中性氢日冕。日冕的非对称形式在不同的行星之间会有所不同，主要由辐射压和引力效应决定。开普勒-11“超级地球”的电离氢原子的非热逃逸率在6.4e30 1/s和4.1e31 1/s之间变化，这取决于行星的轨道位置和假设的加热效率。这些值分别对应于约1.07e7 g/s和6.8e7 g/s的非热质量损失率，这是热逃逸率的百分之几。
2014-01-22 astro-ph.EP
Star-planet magnetic interaction and evaporation of planetary atmospheres
恒星通过辐射、引力和磁场与它们附近的行星相互作用。我们调查的能量输入到一个行星大气之间的恒星和行星的磁场重联和比较它的能量输入的极紫外（EUV）辐射场的恒星。我们量化的功率释放的磁重联在行星磁层的边界，传送到大气中的加速电子。我们引入简单的模型来评估加速电子的能谱和能量耗散在大气层中的极地地区的行星上，他们撞击。一个简单的跨音速等温风沿磁力线被认为是估计增加的质量损失率相比，一颗行星照射的EUV通量的主机恒星。我们发现，高能电子可以达到10^{23}-10 25} m^{-2}的柱密度，与EUV光子相当或更深，并且在近距离（< 0.10 AU），大质量（> 1.5木星质量）行星中增加质量损失率高达30-50倍。在行星磁层边界处，电子被磁重联加速而加热，其质量损失率可达（0.5-1.0）× 10 ^{9} kg/s。另一方面，平均质量损失率高达（0.3-1.0）x10^{10} kg/s的情况下，发现的磁环连接的行星和恒星。恒星与行星间的磁场相互作用为行星大气提供了一个显著的能量来源，一般来说，它可以与恒星的EUV辐射相媲美，甚至超过了近距离行星的EUV辐射。因此，它必须包括在行星大气的化学演化或蒸发模型中，以及在紫外波长下过境行星的光变曲线模型中。
2013-07-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Thermosphere and exosphere of Hot-Jupiters
在这里，我们描述的意见和由此产生的限制高层大气（热层和散逸层）的“热-大气层”。特别是，观测和热木星蒸发的理论建模进行了说明。这些观测发现，围绕HD 209458运行的行星有一个逃逸氢的扩展大气层，并显示在非常高的高度存在氧和碳。这些观测结果对这些行星大气层中的逃逸速率和机制提出了独特的限制。最近对HD 189733 b的莱曼α HST观测首次比较了两颗不同行星在不同环境下的蒸发。模型来量化逃逸率从测量的掩星深度，和能量图来描述热蒸发状态。利用这张图，可以看出很少有已知的行星可能是以前的巨行星的残余。
2009-02-23 astro-ph.EP
XUV exposed, non-hydrostatic hydrogen-rich upper atmospheres of terrestrial planets II: Hydrogen coronae and ion escape
研究了一颗典型M星（如GJ 436）的恒星风等离子体流与一颗类地行星和一颗半径为2 R地球、质量为10 M地球的“超级地球”（位于~0.24 AU的宜居带内）的富氢高层大气的相互作用.我们研究了在恒星XUV通量（软X射线和EUV）、恒星风密度和速度、行星障碍物形状（例如，磁层，电离层顶），以及行星拾取离子的损失对氢占主导地位的高层大气的演变。被认为是1，10，50和100倍的恒星XUV通量相比，今天的太阳和形成的高能中性氢云周围的行星，由于在各种恒星条件下的电荷交换反应已被建模。恒星风质子与行星氢原子之间的电荷交换，以及光电离，导致了最初来自行星的冷离子的产生。我们发现，所研究的行星的离子产生率可以在很大的范围内变化，从~1.0x10^{25} s^{-1}到~5.3x10^{30} s^{-1}，这取决于恒星风条件和假设的高层大气的XUV暴露。我们的研究结果表明，这些行星离子中的大多数很可能被恒星风带走并从行星上消失。最后，我们估计了所研究的行星的长时间非热离子拾取逃逸，并将其与热逃逸进行了比较。根据我们的估计，在一个行星的生命周期中，电离的氢原子的非热逃逸在~0.4地球海洋当量的氢（EO_H）到<3 EO_H之间变化，通常比热大气逃逸率小几倍。
2013-06-18 astro-ph.EP
Escape and fractionation of volatiles and noble gases from Mars-sized planetary embryos and growing protoplanets
行星胚胎通过相互碰撞形成原行星，这可能导致岩浆海洋的发展。在它们的凝固过程中，大量的地幔挥发性成分可能会被排出。由此产生的H $_2$ O/CO $_2$占主导地位的蒸汽大气可能会失去有效的流体动力学逃逸，由于低重力和高恒星EUV光度。因此，由这些脱气的建筑块形成的原行星可能比以前预期的要干燥。我们的模型的放气和随后的水动力逃逸的蒸汽气氛从这样的胚胎。H的有效流出拖着较重的物质（O、CO $_2$、惰性气体）。考虑到一个太阳质量的恒星可能的EUV演化轨迹的全方位的火星大小的胚胎在不同的轨道距离的逃逸调查。信封通常在几百万年到几十百万年内丢失。此外，我们还研究了对原行星演化的影响，以金星为例。我们研究不同的早期演化方案和约束现实的情况下，通过比较模拟的惰性气体同位素比与观测。从太阳值开始，可以找到一致的同位素比（Ne，Ar）不同的太阳EUV的历史，以及关于初始大气的假设（无论是纯蒸汽或吸积H的混合物）。我们的研究结果通常有利于早期吸积的情况下，少量的吸积H和低活动的太阳，因为在其他情况下，太多的CO $_2$在演化过程中丢失，这是不符合金星目前的大气。重要的问题可能是初始蒸汽气氛被除气的时间和/或CO $_2$的量，该CO的量可能在以后的发展阶段仍被输送。一个晚期的吸积方案只能重现一个高度活跃的年轻太阳的同位素比率，但那时需要非常大的蒸汽大气。
2017-10-27 astro-ph.EP
Irradiation-driven escape of primordial planetary atmospheres I. The ATES photoionization hydrodynamics code
强烈的X射线和紫外线恒星辐射可以加热和膨胀靠近轨道的系外行星的大气，驱动质量外流，这可能足以在系统寿命期间蒸发相当大一部分行星大气。最近已知系外行星数量激增，加上即将部署用于系外行星发现和定性的新的地面和空间设施，需要对最有希望的目标进行迅速和有效的评估，以便进行密集的光谱后续工作。为此，我们开发了ATES（大气逃逸），一个新的流体动力学代码，是专门设计用于计算的温度，密度，速度和电离分数的高度辐射的行星大气，随着当前的，稳态的质量损失率。ATES通过有限体积法求解径向坐标系中的一维欧拉、质量和能量守恒方程。流体动力学模块与光电离平衡求解器配对，光电离平衡求解器包括通过韧致辐射冷却、重组和碰撞激发/电离，用于完全由原子氢和氦组成的原始大气的情况，同时还考虑不同离子种类的平流。与14个中度到高度辐照行星的结果相比，模拟与PLUTO-CLOUDY接口（TPCI），ATES产生非常好的协议在一个显着较小的部分计算时间。收敛性研究表明，ATES恢复稳定，稳态流体动力学解决方案的系统与$\log(-ϕ_p) \lesssim 12.9 + 0.17\log F_{\rm XUV}$。顺便说一句，高于这个阈值的系统的大气通常被认为正在经历金斯逃逸。该代码还具有用户友好的图形界面，可作为在线存储库公开获取。
2021-08-16 astro-ph.EP
Loss and fractionation of noble gas isotopes and moderately volatile elements from planetary embryos and early Venus, Earth and Mars
在这里，我们讨论了目前的知识状态，如何大气逃逸过程可以fracketnoble惰性气体同位素和中等挥发性的岩石形成元素，填充原始大气，岩浆海洋相关的环境，和灾难性的脱气蒸汽大气。不同行星储存库中的同位素和挥发性元素的变化保持了有关大气逃逸，成分甚至吸积物质来源的信息。我们总结了我们的知识，大气同位素比，并讨论了最新的证据，原金星和地球捕获小H $_2$为主的原始大气，失去了EUV驱动的流体动力学逃逸后，磁盘分散。所有相关的热和非热大气逃逸过程，可以压裂各种同位素和挥发性元素进行了讨论。还讨论了大型行星撞击物对早期大气、地壳和地幔的侵蚀。此外，我们还讨论了中等挥发性的元素，如放射性产热元素$^{40}$ K和其他岩石形成元素，如镁，也可以从岩浆海洋，起源于大的行星胚胎和吸积行星的脱气和损失。脱气元素从质量为$\geq$ \，M $_{\rm Moon}$的行星胚胎中逃逸，或者由于逃逸的H原子的流体动力学阻力，这些H原子来自更大质量的胚胎中的原始或蒸汽大气。我们讨论了这些过程如何影响最终的元素组成和比例，如K/U，Fe/Mg的早期行星和它们的积木。最后，我们审查的建模工作，限制金星，地球和火星的早期演变，通过复制他们的测量今天的大气$^{36}$ Ar/ $^{38}$ Ar，$^{20}$ Ne/ $^{22}$ Ne稀有气体同位素比和同位素的作用，对水的损失及其连接到早期火星的氧化…
2020-11-02 astro-ph.EP
Atmospheric Escape Processes and Planetary Atmospheric Evolution
任何行星表面的可居住性都是由其内部、表面和大气层的复杂演化决定的。恒星的电磁和粒子辐射驱动行星大气的热、化学和物理变化，包括逃逸。许多已知的太阳系外行星经历了与我们太阳系截然不同的恒星环境：如果我们要评估其他恒星周围世界的可居住性，那么了解在各种条件下导致大气逃逸和演化的各种过程至关重要。行星和天体物理学界之间遇到的一个问题是缺乏描述逃逸过程的共同语言。每一个社群都有可能被另一个社群质疑的习惯近似，例如天体物理学家的H主导热层假说，或行星科学家的恒星类似太阳的性质。由于系外行星正在成为探测生命的主要目标之一，因此需要一套共同的定义和假设。我们回顾了行星和系外行星大气演化的不同逃逸机制。我们提出了一个共同的定义，不同的逃生机制，我们显示的重要参数时，考虑到在一个星球上的逃生时间进行评估。我们表明，范例的磁场作为一个大气屏蔽应该改变，最近的工作在地球大气中的氙的历史给出了一个优雅的解释，其富集在较重的同位素：所谓的氙悖论。
2020-03-06 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Capture and Escape of Planetary Mean-motion Resonances in Turbulent Discs
本研究通过流体动力学模拟对比层流与湍流对行星迁移中平均运动共振稳定性的影响，发现湍流会增强过稳定性导致共振逃逸，且仅共振内天平动不足以解释TESS数据的周期比离散度，需后续动力学过程放大偏移。
2025-05-20 astro-ph.EP
Overcoming the limitations of the energy-limited approximation for planet atmospheric escape
行星大气组成、变率和演化的研究需要适当的理论和数值工具来估计关键的大气参数，其中质量损失率往往是最重要的。在进化研究中，通常使用能量限制公式，该公式因其简单而具有吸引力，但忽略了重要的物理效应，并且在许多情况下可能不准确。为了克服这个问题，我们考虑了最近开发的网格约7000一维高层大气流体动力学模型计算了广泛的行星与氢为主的大气，我们从中提取的质量损失率。网格边界是行星质量的[1：39] MEARTH，行星半径的[1：10] REARTH，平衡温度的[300：2000] K，主星质量的[0.4：1.3] MSUN，轨道间隔的[0.002：1.3] au，恒星X射线和极紫外光光度的[10^{26}：5*10^{30}] erg/s。然后，我们推导出一个解析表达式的基础上拟合从网格中获得的值的大气质量损失率。该表达式提供了质量损失率作为行星质量、行星半径、轨道间距和入射恒星高能通量的函数。我们表明，这个表达式是一个显着的改进，能量有限的近似范围广泛的行星。这里提出的解析表达式可以在不增加计算时间的情况下显着更准确的行星演化计算。
2018-10-16 astro-ph.EP
Atmosphere expansion and mass loss of close-orbit giant exoplanets heated by stellar XUV: I. Modeling of hydrodynamic escape of upper atmospheric material
在本系列论文中，我们提出了一个一致的描述质量损失过程。为了更全面地研究近轨道巨系外行星（热木星）的内禀磁场对大气物质逃逸和行星内磁层形成的影响，本文从一个高层大气膨胀的流体动力学模型出发.在考虑一个简单的氢大气模型时，我们着重考虑了大气气体的辐射加热和电离效应及其在太空中的膨胀。主要注意的是调查的具体条件的作用，在内部和外部边界的模拟域，根据不同的制度的材料逃逸（自由和限制流）的形成。对不同的过程，如XUV加热、材料电离和复合、H3+冷却、绝热冷却和Lyman-alpha冷却、Lyman-alpha再吸收进行了比较研究。我们确认我们的模拟结果与其他膨胀行星大气的流体动力学模型的结果基本一致。特别地，我们得到在典型的太阳型恒星轨道距离0.05 AU的条件下，热木星等离子体包层的最高温度可达~ 9000 K，流体动力逃逸速度约为9 km/s，质量损失率约为~（4-7）*10^10 g*s。在所考虑的恒星行星参数和XUV通量的范围内，在能量有限的情况下接近质量损失。列入行星固有的磁场的模型是一个主题的后续文件（文件二）。
2015-06-11 astro-ph.EP
Planetary systems in a star cluster I: the Solar system scenario
年轻的恒星大多数是在致密的恒星环境中发现的，甚至我们自己的太阳系也可能是在一个星团中形成的。在这里，我们数值探索的行星系的演变类似于我们自己的太阳系的星团。我们研究了星团中行星系的演化。大多数恒星相遇是潮汐的、双曲线的和绝热的。一小部分行星系在5000万年内从星团逃逸;逃逸速度较低的行星系统在逃逸过程中和之后通常保持完整。虽然星团内的大多数行星系保持完整，但在前5000万年期间，一个子集受到强烈扰动。随着时间的推移，0.3%-5.3%的行星会逃逸，有时会在恒星相遇后长达数千万年。木星的存活率最高，而天王星和海王星的逃逸率最高。除非直接受到恒星相遇本身的影响，木星经常作为一个屏障，保护类地行星免受外部行星系的扰动。在低密度环境中，木星提供保护，使其免受外部行星系的扰动，而在高密度环境中，邻近恒星对木星的直接扰动会破坏可居住带行星。存在于5000万年前的星团中的行星系之间以及逃逸的行星系之间的多样性很高，这有助于解释在星团和银河系中观测到的系外行星系统的高度多样性
2019-08-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Coupling thermal evolution of planets and hydrodynamic atmospheric escape in MESA
亚海王星类行星以氢为主的大气层的长期演化主要受两个因素控制：形成时获得的引力能的缓慢耗散（称为热演化）和大气质量损失。在这里，我们使用MESA自洽耦合低层大气的热演化模型与一个现实的流体动力学大气蒸发处方。为了概述这种耦合的主要特征，我们模拟了一系列的核心质量（5 - 20 Mearth）和初始大气质量分数（0.5 - 30%）的行星，在0.1天文单位的轨道上绕着一颗类似太阳的恒星运行。除了我们计算的进化轨迹，我们还研究了行星大气的稳定性，表明轻行星的大气可以在1 Gyr内完全去除，紧凑的大气有更好的存活率。从我们的结果和上一代模型的输出之间的详细比较，我们表明，热演化和大气蒸发之间的耦合显着影响低质量行星的大气的热状态，因此，改变大气质量分数和行星参数之间的关系。因此，我们的结论是，自洽考虑的热演化和大气蒸发是至关重要的演化建模和更好地表征行星大气。从模拟结果中，我们得到了不同年龄的行星半径与大气质量分数之间的解析表达式。特别是，我们发现，对于给定的观测行星半径，预测的大气质量分数随年龄的变化^[0.11]。
2020-09-10 astro-ph.EP
A Spectroscopic Analysis of the California-Kepler Survey Sample: I. Stellar Parameters, Planetary Radii and a Slope in the Radius Gap
我们目前的定量光谱分析的结果进行档案凯克/HIRES高分辨率光谱从加利福尼亚州- $Kepler$调查（CKS）的过境行星宿主恒星的样本从$Kepler$任务。光谱分析是基于一组精心挑选的Fe I和Fe II线，得到恒星有效温度（T $_{\rm eff}$）和表面重力（log $g$）的精确值。结合恒星参数与$Gaia$ DR 2的视差和精确距离，我们推导出我们样本的恒星和行星半径，恒星半径的中值内部不确定度为2.8 $\%$，行星半径的中值内部不确定度为3.7 $\%$。对行星半径分布的研究证实了在以前的研究中发现的小半径行星的这种分布的双峰性质，峰值在：$\sim$ 1.47 $\pm$ 0.05 R $_{\oplus}$和$\sim$ 2.72 $\pm$ 0.10 R $_{\oplus}$，间隙在$\sim$ 1.9 R $_{\oplus}$。以前的研究模拟了行星形成的主要原因是光蒸发，预测了这种双峰半径分布和半径间隙或光蒸发谷的存在。我们的结果与这些模型总体一致。在这里获得的行星半径的高内部精度清楚地揭示了CKS样本的光蒸发谷中存在一个斜坡，表明半径间隙的位置随着轨道周期而减少;这种减少符合形式为R $_{pl}$ $\propto$ P $^{-0.11}$的幂律，这与行星形成的光蒸发和类地核心成分模型一致。
2019-03-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Energy-limited escape revised
气体行星在靠近它们的宿主恒星时会经历光蒸发的质量损失。能量有限逃逸的概念通常用来估计行星的质量损失率。我们的热气体行星的热层的光电离流体动力学模拟表明，能量有限逃逸的概念是有效的，只有行星的引力势低于$\log_\mathrm{10}\left( -Φ_{\mathrm{G}}\right) < 13.11~$尔格$\,$ g $^{-1}$，因为在这些行星的辐射能量输入有效地用于驱动行星风。具有$\log_\mathrm{10}\left( -Φ_{\mathrm{G}}\right) \gtrsim 13.6~$ erg $\,$ g $^{-1}$的大质量和紧凑型行星表现出更紧密的束缚大气，其中完整的辐射能量输入通过氢Ly $α$和自由-自由发射重新发射。因此，这些行星拥有流体动力学稳定的热层。在这两个极端之间，行星风的强度由于加热效率的降低而迅速下降。小行星经历了增强的蒸发，因为它们拥有膨胀的大气层，使更大的表面暴露在恒星辐射下。我们提出的定标律的加热效率和膨胀半径，取决于引力势和辐射水平的行星。由此产生的修订后的能量有限逃逸概念可用于估计超地球大小的行星以及具有氢主导大气的大质量热彗星的质量损失率。
2015-11-30 astro-ph.EP
Comet-like tails of disintegrating exoplanets explained by escaping outflows emanated from the permanent nightside: day-side versus night-side escape
超热的解体系外行星已经被发现有尾巴尾随在它们后面和/或在它们前面射击。这些尾巴被认为是由尘埃组成的，这些尘埃是由超音速气流从地球的重力场中逃逸出来的，这些气流从地球的高温永久性白昼一侧向上传播。由于角动量守恒，这种昼侧逃逸通量将引导行星进入轨道。为了解释观测中的拖尾现象，辐射压，一个将逃逸流推离主星的排斥力被认为是必要的。我们在这里调查逃逸是否可能发生在夜侧的逃逸流是由气压梯度力偏转。我们在一个理想化的框架中证明，从夜侧逃逸通量可以支配从昼侧逃逸通量;并且前者可以自然地解释基于角动量守恒的常见拖尾，而不需要调用辐射压力，这在以前被认为是关键。我们还找到了解析近似的昼侧和夜侧逃逸通量，这可能是适用于研究行星演化的解体行星，并推断行星的大小，从他们的尘埃尾巴的性质的观察。
2020-09-18 astro-ph.EP
Role of planetary obliquity in regulating atmospheric escape: G-dwarf vs. M-dwarf Earth-like exoplanets
我们提出了一个三种（H $^+$，O $^+$和E $^-$）多流体磁流体动力学（MHD）模型，赋予了必要的上层大气化学，能够准确地量化的氧离子损失的大小从“类地”系外行星在宜居带，其磁和旋转轴大致彼此重合。我们应用这个模型来研究从磁场的角度来调节大气损失的行星的引力的作用。对于类地系外行星绕太阳型恒星，我们表明，总的大气离子损失率对行星（磁）的依赖性是相对较弱的逃逸率之间变化的$2.19 \times 10^{26}$的$^{-1}$到$2.37 \times 10^{26}$的$^{-1}$。相比之下，在类地系外行星围绕晚型M-矮星运行的情况下，行星度可以影响大气逃逸率（$\sim$ $10^{28}$ s $^{-1}$）超过$2$（或$200\%$）的一个因子。因此，我们的模拟结果表明，行星的引力可能会发挥一个弱到中等的作用，只要保留的大气层（必要的表面可居住性）的关注。
2019-07-31 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
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
Close-in sub-Neptunes reveal the past rotation history of their host stars: atmospheric evolution of planets in the HD3167 and K2-32 planetary systems
由高能恒星辐射引起的行星大气逃逸是形成行星大气结构和演化的关键现象。因此，一颗行星大气的现代性质与行星在其一生中所接收的恒星通量的数量密切相关，从而与其宿主恒星的演化路径密切相关。使用最近开发的解析近似基于流体动力学模拟的大气逃逸率，我们跟踪在贝叶斯框架内的恒星通量演化历史的函数的行星的演化，由测得的行星半径的约束，与其他系统参数作为先验。我们发现，这种研究的理想对象是近距离的亚海王星类行星，因为它们受到大气逃逸的高度影响，但仍保留了其原始氢主导的大气层的很大一部分。此外，我们将此分析应用到HD 3167和K2-32行星系。对于HD 3167，我们发现其在1.5亿年时的最可几辐射水平在40 ~ 130倍太阳辐射之间，对应于1.78^{+2.69}_{-1.23}天的自转周期。对于K2-32，我们发现了一个令人惊讶的低辐射水平，范围在1亿5千万年太阳能的一半到四倍之间。最后，我们表明，对于多行星系统，我们的框架使人们能够约束个别行星的知之甚少的属性。
2019-06-28 astro-ph.EP
Evidence of energy-, recombination-, and photon-limited escape regimes in giant planet H/He atmospheres
流体动力逃逸是行星质量损失的最有效的大气机制，对行星演化有很大的影响。理论上已经确定了三种流体动力学逃逸机制：能量限制、复合限制和光子限制。然而，到目前为止，还没有关于这些政权的证据的报告。在这里，我们报告这三个制度的证据，通过分析氦I三重态在10830埃和Ly- $α$吸收涉及一个一维流体动力学模型，使我们能够估计氢重组和平流率。特别是，我们表明，HD 209458 b是在能量有限的制度，HD 189733 b是在重组有限的制度，和GJ 3470 b是在光子有限的制度。这些系外行星可以被视为其各自制度的基准案例。
2021-04-18 astro-ph.EP
Role of Planetary Radius on Atmospheric Escape of Rocky Exoplanets
本文通过三维磁流体动力学模拟发现，无磁岩质系外行星的大气离子逃逸率随行星半径呈非单调变化，并在约0.7倍地球半径处达到峰值，该结果可为未来系外行星大气观测提供指导。
2024-02-06 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Photo-evaporation of close-in gas giants orbiting around G and M stars
X射线和极紫外辐射撞击气体产生各种效应，这些效应取决于电子含量，可以提供对照射区域的显著加热。在太阳组成的行星大气中，恒星的高能辐射可能会将气体加热到非常高的温度，这可能会对行星大气的稳定性产生影响，特别是对于近距离的行星。考虑到低质量恒星的高能量光度在强度和硬度上随时间的变化，我们研究了G和M星周围气体巨行星出现频率随恒星年龄的变化。使用能量有限逃逸的方法，我们调查的影响引起的大气质量损失的巨大系外行星的分布，最初是平坦的，在几个距离的母星。我们遵循行星大气的动力学演化，跟踪由于大气逃逸而偏离初始轮廓，直到它达到最终的质量半径配置。我们发现，相当一部分低质量类地行星的轨道周期低于~3.5天，要么在最初的10亿年内蒸发，要么失去其大气层的相关部分。行星的初始质量分布被显著扭曲;特别是，年轻恒星周围质量小于2 MJ的气体巨星的出现频率可能比老恒星周围的大得多。
2019-03-26 astro-ph.EP
Stellar Flares versus Luminosity: XUV-induced Atmospheric Escape and Planetary Habitability
空间天气在行星大气的演变中起着重要作用。观测表明，恒星耀斑发射的能量范围很广（10^30-10^38尔格），其中一小部分是X射线和极紫外线（XUV）。这些耀斑加热了行星的上层大气，导致逃逸率增加，并可能在一段时间内导致大气侵蚀。观测还表明，原始的类地行星可以吸积大量的氢/氦包层。随着时间的推移，恒星辐射会侵蚀这些原大气层，这种侵蚀的程度对行星的可居住性有影响。我们使用的能量有限的方程来计算流体动力学逃逸率从这些原大气照射的XUV恒星耀斑和光度。我们利用TESS观测到的492颗FGKM星的耀斑频率分布来估计宜居带行星的大气损失。我们发现，对于大多数恒星，亮度引起的逃逸是主要的损失机制，与耀斑的一个小的贡献。然而，耀斑占主导地位的损失机制的$\sim$ 20 M4-M10星。M0-M4恒星最有可能完全侵蚀其原始和次级大气层，而M4-M10最不可能侵蚀次级大气层。我们讨论了这些结果对行星可居住性的影响。
2020-09-09 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.ao-ph
Planetary evolution with atmospheric photoevaporation II: Fitting the slope of the radius valley by combining boil-off and XUV-driven escape
本研究对比XUV驱动能量限制逃逸模型与含沸腾蒸发的流体动力学模型，结合行星内部结构模型追踪演化，发现后者得到的半径谷斜率与开普勒观测高度吻合，证实考虑沸腾蒸发和真实冷却机制的逃逸模型可解释半径谷这一关键观测约束。
2023-07-05 astro-ph.EP
Modelling atmospheric escape and MgII near-ultraviolet absorption of the highly irradiated hot Jupiter WASP-12b
我们提出了热木星WASP-12 b高层大气的二维多流体数值模拟。该模型包括氢化学，并自洽地描述了行星上层大气的膨胀和由于强烈的恒星辐射造成的质量损失，假设是一颗弱磁化行星。我们模拟了行星高层大气及其与恒星风（SW）的相互作用，并考虑了不同的XUV照射条件和SW参数。在潮汐力的作用下，即使是快速的SW，逃逸的行星物质也会形成两股流，朝向恒星和远离恒星传播。大气逃逸和相关的质量损失率达到10^12 gs^-1，这似乎主要是由恒星引力控制的。我们计算了柱密度和动力学的MgII离子考虑三组不同的SW参数和XUV通量。模拟能够计算在Mg h线的位置处的吸收，并再现入口和出口的时间。在慢SW的情况下，如果不考虑潮汐力，高轨道速度会导致在行星轨道运动方向上形成激波。在这种情况下，质量损失与恒星XUV通量成正比。同时，忽略WASP-12 b的潮汐效应是一种强烈的简化，因此，有冲击的情况是不现实的。
2019-08-07 astro-ph.EP
The Great Escape III: Placing post-main-sequence evolution of planetary and binary systems in a Galactic context
我们对行星系生命周期的理解不断加深，这促使我们对渐近巨星分支（AGB）恒星演化之前、期间和之后银河系环境的作用进行研究。在这里，我们调查恒星质量损失，银河系潮汐扰动，恒星飞掠不断发展的恒星，主机一颗行星，较小的机构或恒星双星伴星和居住在银河系的凸起或光盘之间的相互作用。我们发现，从主序星（MS）到白矮星（WD）行星系的潜在演化路径是一个很强的函数的银心距离只相对于流行的恒星飞掠。行星抛射和与母星的碰撞应该更常见于隆起处。在银河系任何一个给定的位置，如果质量损失是绝热的，那么次级粒子很可能在AGB演化过程中避免近距离飞越，并且最终无法逃脱由此产生的WD，因为仅仅是银河系潮汐。部分原因是AGB质量损失会使行星系的希尔椭球轴缩小约20%至40%，因此绕WD运行的奥尔特云可能比MS上的更耗尽和动态激发。
2013-10-04 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Evaporation of the planet HD189733b observed in HI Lyman-alpha
我们在HI Lyman-alpha和HST/ACS的紫外线中观察到太阳系外行星HD 189733 b的三次凌日，以寻找大气特征。我们在莱曼-阿尔法光变曲线中检测到一个过境签名，过境深度为5.05 +/-0.75%。这个深度超过了行星盘单独产生的3.5-sigma水平的掩星深度（统计学）。其他恒星的发射谱线亮度较低，单独来看，它们没有显示出凌日信号，而莱曼-α谱线的整个光谱向红方向有足够的光子显示出凌日信号，这与行星盘单独的吸收一致。在发射谱线中，OI在1305 A处的渡越深度上限为11.1%，CII在1335 A处的渡越深度上限为5.5%。HD 189733 b周围存在一个扩展的氢原子散逸层，产生5%的未解析莱曼α线通量的吸收，表明这颗行星正在失去气体。莱曼-α光变曲线通过逃逸氢的数值模拟得到很好的拟合，其中行星原子被恒星辐射压推动。我们将原子氢的逃逸速率限制在10 ^9和10^{11} g/s之间，电离极紫外线通量限制在2到40倍太阳值（1-sigma）之间，较大的逃逸速率对应于较大的EUV通量。当dM/dt=10^{10} g/s和EUV通量F_{EUV} =20倍太阳值时，获得最佳拟合。HD 189733 b是第二颗被探测到大气蒸发的太阳系外行星。
2010-03-10 astro-ph.EP
Planetary atmospheres Through Time: Effects of Mass Loss and Thermal Evolution
本文研究行星大气质量损失如何受热流体动力学逃逸与非热动力学效应共同驱动，揭示质量损失率对行星和恒星参数的复杂依赖，从而解释行星大气演化路径的多样性。
2024-02-21 astro-ph.EP
The mass-radius relation of intermediate-mass planets outlined by hydrodynamic escape and thermal evolution
我们采用行星演化模型来再现迄今为止检测到的198颗行星的MR分布，这些行星的质量和半径分别测量到<45%和<15%的水平，并且质量小于108 Me。我们同时占大气逃逸，基于流体动力学模型的结果，和热演化，基于行星结构演化模型。由于高能恒星辐射影响大气演化，我们占整个范围内可能的恒星旋转历史。为了在形成时设置行星参数，我们使用基于形成模型的解析近似。最后，我们建立了一个网格的合成行星的参数反映了那些观察到的分布。除了两组不同的离群值（约占总体的20%）外，预测的半径分布很好地再现了观察到的MR分布。第一个由近距离的土星质量行星组成，其半径与木星相似，我们低估了半径，可能是因为它缺乏类似于热木星中膨胀的额外热量。第二组由温暖的亚海王星组成，它们应该拥有大量的原始H主导的大气，但却呈现出高密度的小气体包层。这表明，它们的形成，内部结构和演化是不同的大气演化，通过逃逸的H-为主的信封吸积到岩石的核心。低质量行星（<10- 15 Me）的观测特征很大程度上取决于大气逃逸的影响，因此取决于宿主恒星的演化，而原始参数则不太相关。相反，对于更大质量的行星，形成时的参数在塑造最终的MR分布中起着主导作用。
2022-11-18 astro-ph.EP
Collision parameters governing water delivery and water loss in early planetary systems
我们研究了早期行星系宜居带中描述碰撞的相遇速度和碰撞角的分布。在这里，我们提出了一个目录的碰撞特征的碰撞体的特定质量比和七个不同的星子质量范围从十分之一的谷神星的质量到10倍的质量的月球。我们发现，几乎没有碰撞的冲击速度低于表面逃逸速度和一个类似的速度-冲击角分布不同的星子质量，如果速度归一化使用的逃逸速度。另一个扰动的类小行星物体扭曲了碰撞速度和撞击情况，因为如果扰动物的轨道靠近宜居带，则会促进高速掠射撞击，而距离较远的扰动物则只会扩大速度分散。
2013-07-05 astro-ph.EP
How drifting and evaporating pebbles shape giant planets II: Volatiles and refractories in atmospheres
即将进行的太阳系外气体巨星研究将精确了解行星大气的组成，最终目标是将其与行星的形成历史联系起来。在这里，我们研究如何漂移和蒸发的卵石，丰富的气相磁盘的影响化学成分的增长和迁移的气体巨星。为了实现这一目标，我们执行半解析的一维模型的原行星盘，包括粘性演化，卵石漂移和蒸发模拟行星的生长从行星胚胎木星质量的对象通过吸积卵石和气体，而他们通过磁盘迁移。原行星盘的气相由于向内漂移的卵石穿过蒸发线的蒸发而富集，导致大量挥发物吸积到行星大气中。因此，与耐火材料相比，气体吸积行星富含挥发物（C，O，N）（例如，Mg，Si，Fe）的影响最高可达100倍，这取决于化学物质、其确切丰度和挥发性以及磁盘的粘度。木星形成的一个简化模型显示，它的氮含量可以通过向内扩散的富氮蒸气来解释，这意味着木星不需要像以前的模拟那样靠近N2蒸发锋形成。然而，我们的模型预测木星的氧丰度太低，这意味着木星穿过水冰线的迁移或固体进入大气层的额外增加，这也可以增加木星的碳丰度。固体的吸积将大大增加行星大气中难熔物与挥发物的比率。因此，我们得出结论，挥发难熔比可以放置一个强大的约束行星形成理论，使其成为未来观测的重要目标。
2021-09-15 astro-ph.EP
The Evolution of Stellar Rotation and the hydrogen atmospheres of habitable-zone Terrestrial Planets
在气态原行星盘内形成的类地行星可以积累大量的氢包层。由于XUV驱动的蒸发，这种大气的演变取决于宿主恒星的活动演变，而宿主恒星本身又敏感地取决于其旋转演变，因此也取决于其初始旋转速率。在这封信中，我们推导出一个简单适用的计算行星大气蒸发的方法，它结合了流体静力学低层大气和流体动力学高层大气的模型。我们发现，中心恒星的初始旋转速率是至关重要的行星大气的演变，可以确定如果一个行星保持或失去其原始的氢信封。我们的研究结果强调，需要一个详细的治疗恒星活动的演变时，研究行星大气的演变。
2015-11-11 astro-ph.EP
The effect of a small amount of hydrogen in the atmosphere of ultrahot magma-ocean planets: atmospheric composition and escape
研究少量氢对超热岩浆海洋行星大气成分与逃逸的影响，发现氢显著改变大气化学组成并促进重物种蒸发逃逸。
2023-06-09 astro-ph.EP
Constraints on the mass and atmospheric composition and evolution of the low-density young planet DS Tuc A b
我们在ESO-3.6m处用HARPS对4000万年前的恒星DS Tuc A进行了径向速度（RV）监测，以确定其8.14天行星的行星质量，这是TESS首次揭示的。我们还在ESO-VLT上用HARPS和ESTERO观测了两次行星凌日，以测量Rossiter-McLaughlin（RM）效应和观测行星大气。我们用XMM观测测量了宿主的高能发射，以研究大气蒸发模型。我们采用高斯过程（GP）回归来模拟高水平的恒星活动，这比预期的RV行星信号大40倍以上。我们提取的透射光谱DS Tuc A b从ESTERO数据和搜索大气元素/分子通过单线检索和执行互相关与一组理论模板。通过一组模拟，我们评估了不同的情况下，大气光蒸发的行星引起的强XUV恒星辐射。虽然恒星活动阻止了我们从RV获得行星信号的清晰检测，但我们为DS Tuc A b设定了一个稳健的质量上限14.4 M_e。我们还确认，行星系几乎（但不是完全）对齐。与文献中提出的其他研究一致，恒星活动的强烈程度阻碍了对任何大气化合物的探测。从我们的网格模型中，DS Tuc A b的预期演化表明，在光蒸发阶段之后，行星半径将落在富尔顿间隙内。已知的年轻凌日行星的可用参数与其成熟对应物的分布的比较证实，前者的特点是密度低，DS Tuc A b是密度较低的行星之一。
2021-05-03 astro-ph.EP
Stellar wind effects on the atmospheres of close-in giants: a possible reduction in escape instead of increased erosion
高度辐射的系外行星的大气层被观察到经历流体动力逃逸。然而，由于强大的压力，恒星风可以限制行星大气，减少它们的逃逸。在这里，我们调查在何种条件下，近距离巨星的大气逃逸可能受到其宿主恒星风的巨大压力的限制。为此，我们模拟了在轨道距离（[0.04，0.14] au），行星引力（木星引力的[36%，87%]）和年龄（[1，6.9] Gyr）范围内的行星逃逸。对于这些模拟中的每一个，我们计算这些逃逸大气的冲压压力，并将其与预期的恒星风外部压力进行比较，以确定给定的大气是否受限。我们表明，虽然年轻的近距离巨星应该经历更高水平的大气逃逸，由于更高的恒星辐射，恒星风在年轻时也更强，可能会减少年轻系外行星的逃逸。无论年龄，我们还发现，在我们的参数空间中，总有一个区域的大气逃逸是有限的，最好发生在更高的行星引力和轨道距离。我们调查了一些已知的系外行星的禁闭，并发现其中几个行星的大气层，包括pi Men c，应该受到其宿主恒星风的限制，从而可能阻止高度辐射行星的逃逸。因此，最近报告的π Men c缺乏氢逃逸可能是由恒星风引起的。
2020-03-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Characterizing the bolometric-photoevaporative transition in young sub-Neptunes with radiation-hydrodynamic simulations
Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science（卡内基科学研究所地球与行星实验室）；Imperial Astrophysics, Department of Physics, Imperial College London（伦敦帝国理工学院物理系天文物理组）；Department of Earth, Planetary, and Space Sciences, The University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校地球、行星与空间科学系）
本研究通过AIOLOS代码耦合行星演化模型，揭示年轻亚海王星收缩时会经历核心驱动、过渡、纯光蒸发逃逸阶段，推导了转变标度关系并给出综合质量损失率，强调自洽处理大气等要素对理解小型系外行星的重要性。
2026-08-07 astro-ph.EP
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
Thermoelastic Contraction as a Suppressor of Atmospheric Escape in Close-in Exoplanets
Department of Physics, Faculty of Science, Istanbul University（伊斯坦布尔大学理学院物理系）
本研究提出热弹性收缩机制，通过行星内部响应抑制近邻系外行星的大气逃逸，揭示弹性在大气演化中的关键作用。
2025-08-03 astro-ph.EP
Multi-Planet Destabilisation and Escape in Post-Main Sequence Systems
围绕演化恒星运行的系外行星的发现激发了对具有质量损失的$N$-天体系统动力学的严格检验。由于行星之间的相互作用，多行星演化系统特别复杂。在这里，我们研究了潜在的动力学机制，可以煽动行星逃逸两行星后主序星系统。恒星的质量损失本身不太可能迅速和高到足以在典型的观测分离中喷射行星。然而，质量损失和行星-行星相互作用的结合可以促使相空间从稳定区域转变为混沌区域。因此，当质量损失停止时，不稳定构型可能导致逃逸。通过假设恒星质量损失率为常数，我们利用动力学稳定性图来说明相空间中规则和混沌轨道的分布。我们表明，混沌可以驱动行星进行近距离接触，导致一个行星的弹射。恒星的质量损失可以触发一个行星系从稳定到混沌的转变，随后导致逃逸。我们发现，质量损失non-critically影响行星-行星相互作用的最大质量的祖星，避免超新星阶段。对于这些情况，我们提出了行星逃逸的具体例子。
2013-01-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Physics of Falling Raindrops in Diverse Planetary Atmospheres
一个雨滴落在云层下面的演化过程是由流体动力学和热力学控制的，从根本上讲，这些动力学和热力学可以转移到现代地球以外的行星大气中。在这里，我们展示了如何在任何行星大气中作为雨滴大小的函数来计算下降雨滴的三个特性--雨滴形状、终极速度和蒸发率。我们证明，这些简单的，相互关联的特性紧密结合在一个给定的大气中的雨滴的可能的大小范围，独立于知之甚少的增长机制。从雨滴下落和蒸发方程出发，证明了雨滴垂直输送潜热和可凝结质量的能力可以用一个新的无量纲数来描述。我们的研究结果的降水效率，对流风暴动力学和降雨率，这是了解行星辐射平衡和（在类地行星的情况下）行星驱动的表面侵蚀感兴趣的属性的影响。
2021-02-18 astro-ph.EP physics.ao-ph
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
Characterization of the regimes of hydrodynamic escape from low-mass exoplanets
针对低质量系外行星富氢大气流体动力学逃逸驱动机制难区分的问题，提出考虑潮汐力的升级金斯参数，可准确分类逃逸驱动机制，结果可应用于行星演化计算。
2024-05-22 astro-ph.EP
Transformation of Trojans into Quasi-Satellites During Planetary Migration and Their Subsequent Close-Encounters with the Host Planet
我们使用数值积分来研究在巨行星木星、土星、天王星和海王星迁移的后期阶段共振特洛伊和准卫星同伴的动力学演化。我们的迁移模拟从木星和土星的轨道开始，它们的轨道已经从相互的2：1平均运动共振中分离开来。海王星和天王星彼此分离，轨道偏心率被阻尼到接近它们当前的值。从这一点上，我们采用了一个行星迁移模型，其中迁移速度以特征时间尺度τ（e折叠时间）呈指数下降。我们进行了一系列的数值模拟，每一个涉及迁移的巨行星加上测试粒子特洛伊和准卫星。我们发现，天平动频率的特洛伊是类似的准卫星。这种相似性使得在行星迁移过程中，特洛伊和准卫星共振之间的物体来回动态交换成为可能。此外，在这些次级共振的影响下，准卫星的天平动振幅会被放大，直到它们与母行星近距离相遇并脱离共振。高分辨率的模拟结果显示，约80%的类卫星在木星的Hill半径（RH）内经历了一次或多次的近距离碰撞，因为它们被迫脱离类卫星共振。约有20%在R_H/4范围内，约有2.5%在R_H/10范围内。逃逸准卫星的近距离相遇发生在接近或甚至低于从主行星的2体逃逸速度。
2011-02-10 astro-ph.EP
Magnesium in the atmosphere of the planet HD209458b: Observations of the thermosphere-exosphere transition region
我们报告了HD209458 b行星凌日期间的近紫外HST/STIS大气散射观测结果。我们检测到原子镁（MgI）的吸收，而没有信号已被检测到单离子镁（MgII）的线。在-62 ~-19 km/s的速度范围内，我们测得MgI的大气吸收率为6.2+/-2.9%。在几个行星半径的距离在行星高层大气中的镁原子的检测提供了第一个视图之间的热层和exobase，大气逃逸发生的过渡区。我们估计，通过Mg+的双电子复合来补偿光电离所需的电子密度在10^8-10^9 cm^{-3}范围内。我们的发现与模型预测在几个行星半径的高度非常一致。我们观察到MgI原子逃离行星，最大径向速度（在恒星静止系中）为-60 km/s。由于镁比氢重得多，这种物质的逃逸证实了先前的研究，即行星的大气正在经历流体动力学逃逸。我们比较我们的观察到的数值模型，考虑到恒星的辐射压力的MgI原子。我们发现，MgI原子必须存在于高达7.5行星半径的高度，并估计MgI逃逸率为3x10^7 g/s。与先前对HI原子逃逸率的评估相比，该评估与镁丰度大致太阳能兼容。在过境后的观测中，在低水平的显著性下检测到的吸收的暗示可以被解释为MgI彗星状的尾巴。如果是真的，则MgI吸收的估计值将增加到约8.8+/-2.1%的较高值。
2013-10-30 astro-ph.EP
