Plasma Mechanism of Radio Emission Generation at the Bow Shock of the Exoplanet HD 189733b
本研究探讨热木星HD 189733b弓形激波区域通过激波漂移加速和等离子体发射机制产生射电辐射的可能性,并评估其可探测性。
2025-04-22 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.plasm-ph
The Atmospheric Circulation of Ultra-hot Jupiters
最近对日面温度超过$2500~\mathrm{K}$的超热彗星的观测发现了在其大气中起作用的新物理过程的证据。在这项工作中,我们研究了分子氢的离解和原子氢的复合对超高温彗星大气环流的影响。要做到这一点,我们将这些影响纳入热木星大气的大气环流模型(GCM),并运行一个大的模型套件不同的入射恒星通量,旋转周期和摩擦阻力的强度。我们发现,包括氢的离解和重组减少了部分昼夜温度对比的超热木星大气,并导致赤道喷流的速度在模拟与固定的旋转降低。这是因为氢分解所需的大量能量输入冷却了行星的昼面,而氢重组释放的能量则使夜面变暖。昼夜温度对比度的降低降低了驱动环流的昼夜气压梯度,导致风速减弱。我们的GCM实验的结果定性地同意以前的理论,发现分数昼夜温度对比度的超热超导体应减少的平衡温度的增加,由于氢的解离和重组。最后,我们从我们的GCM实验套件计算全相位光变曲线,发现在超热木星大气中昼夜温度对比度降低导致相位曲线幅度较小。由于氢的解离和复合而导致的相位曲线振幅的减小可以解释所观察到的超热超导体的相对小的相位曲线振幅。
2019-10-03 astro-ph.EP
BOWIE-ALIGN: JWST reveals hints of planetesimal accretion and complex sulphur chemistry in the atmosphere of the misaligned hot Jupiter WASP-15b
该研究利用JWST观测错位热木星WASP-15b的透射光谱,发现H₂O、CO₂吸收及超太阳金属丰度等线索,暗示星子吸积和复杂硫化学,为BOWIE-ALIGN巡天比较不同倾角热木星大气成分奠定基础。
2025-02-13 astro-ph.EP
Exoplanet Transit Variability: Bow Shocks and Winds Around HD 189733b
通过与太阳系类比,人们认为恒星风会在系外行星周围形成弓形激波。对于热彗星来说,弓形激波不会直接在行星和恒星之间形成,导致外行星周围的质量分布不对称,因此是不对称的凌日。当行星在不同的风力条件下运行时,其弓形激波的强度和几何形状将发生变化,从而产生不同形状的凌日。我们使用相隔一年的HD 189733磁图,再加上3D恒星风模型来模拟这个过程,以确定整个行星轨道路径上的当地恒星风条件。我们预测随时间变化的几何形状和密度的弓形激波,形成周围的行星的磁层和模拟过境光变曲线。根据恒星磁场的性质,因此它的风,我们发现,无论是过境时间和入口时间可以变化时相比,光学光变曲线。我们的结论是,连续的近紫外线过境光变曲线可能会有显着变化,因此可以提供一个洞察恒星风的结构和演变。
2013-09-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Benchmarking the ab initio hydrogen equations of state for the interior structure of Jupiter
本文利用新开发的氢氦状态方程,在两层模型中评估现有从头算状态方程预测木星内部结构的效率,找出分歧来源并指出建模注意事项,强调需先用简单模型基准测试氢状态方程。
2020-12-17 astro-ph.EP
Non-thermal emission from the interaction of magnetized exoplanets with the wind of their host star
我们研究的非热辐射的磁化类太阳系外行星和风从他们的主恒星之间的相互作用。行星通过风的超音速运动形成弓形激波,加速电子,产生宽波长范围的非热辐射。讨论了三种风质量损失率:$\dot{M}_{\rm w}\sim10^{-14}$、$10^{-9}$、$10^{-6}\,M_{\odot}\,\rm yr^{-1}$,分别对应于太阳型、金牛T型和大质量O/B型恒星。我们发现,预期的无线电同步辐射从一个类星体的行星可以检测到的Jansky甚大阵和平方公里阵列在~1-10 GHz的距离~ 100 pc,而红外辐射是检测到的詹姆斯韦伯太空望远镜了类似的距离。恒星辐射的逆康普顿散射导致钱德拉X射线天文台可探测到的X射线发射达到约150 pc。最后,我们将我们的模型的上限限制V380头,第一个恒星热木星系统观察到的无线电波长。我们的弓形激波模型提供了对V380 Tau的磁场、行星际介质和非热辐射效率的约束。
2019-03-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hydrogen airglow from an escaping ultrahot Jupiter atmosphere
California Institute of Technology(加州理工学院);Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院上海天文台);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Imperial College London(伦敦帝国学院);University of Hawaii at Mānoa(夏威夷大学马诺阿分校);University of California Berkeley(加州大学伯克利分校)
通过检测超热木星KELT-9 b的氢Balmer线发射,直接约束其大气垂直热结构、激发态氢布居和风动力学,揭示质量损失率>10^13 g/s的剧烈外流。
2026-06-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Conditions for radiative zones in the molecular hydrogen envelope of Jupiter and Saturn: The role of alkali metals
本研究通过计算木星和土星分子氢包层最新的辐射不透明度表,发现大气中K、Na和NaH的存在控制着千巴级辐射区的形成,且形成该辐射区所需的K和Na元素丰度须分别低于太阳丰度的约$10^{-3}$和$10^{-4}$倍。
2025-01-07 astro-ph.EP
Jupiter models with improved ab initio hydrogen EOS (H-REOS.2)
木星中重元素的含量和分布,揭示了木星的形成和演化过程。然而,核心质量和金属丰度的预测取决于所使用的状态方程和模型假设。本文提出了改进的从头算氢状态方程H-REOS.2,并在标准三层近似下计算了木星的内部结构和热演化。对Nettelmann等人用H-REOS.1建立的木星模型的改进。(2008年)的一个新的模型也与观测到的木星大气层中重元素丰度的2倍或更多倍相一致。这样的模型具有岩石核心质量Mcore=0-8 ME,重元素的总质量MZ=28-32 ME,在4 Mbar或更大Mbar处的深内层边界,以及当假设均匀演化时4.4-5.0 Gyrs的冷却时间。我们还计算两层模型的方式Militzer等人。(2008),并找到一个相当大的核心16-21 ME,其中~11 ME是氦,但显着更高的包层金属丰度的4.5倍太阳。根据我们优选的三层模型,特征频率(nu 0 ~156 microHz)和归一化的转动惯量(~0.276)对堆芯质量都不敏感,但精确的测量可以很好地帮助排除某些类别的模型。
2012-02-27 astro-ph.EP
Two regimes of interaction of a Hot Jupiter's escaping atmosphere with the stellar wind and generation of energized atomic hydrogen corona
利用二维轴对称多流体动力学模型,模拟了HD 209458b的逃逸大气层与其宿主G型星的星风在不同轨道距离上的相互作用.一个现实的太阳一样的光谱的XUV辐射电离和加热的行星大气,氢光化学,以及恒星行星潮汐相互作用被考虑到产生自洽的大气流体动力外流。两个不同的制度的行星和恒星风的相互作用已经建模。这些是:1)“被恒星捕获”状态,当潮汐力和压力梯度驱使行星物质越过洛希瓣朝向恒星时,和2)“被风吹”状态,当足够强的恒星风限制逃逸的行星大气并将其引导到尾部时。该模型详细模拟了行星原子、质子和恒星风之间的流体动力学相互作用,以及行星原子和恒星质子之间的电荷交换导致的行星周围高能中性原子(ENA)的产生。ENA云的位置和形状无论是作为电离层顶和弓形激波之间的抛物面壳(对于“风吹”状态),还是作为行星流和恒星风之间接触边界处的湍流层(对于“恒星捕获”状态),对于解释系外行星凌日谱中Lyα吸收特征和表征等离子体环境都是重要的。
2017-01-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Classification of magnetized star--planet interactions: bow shocks, tails, and inspiraling flows
距离较近的系外行星通过引力和磁化等离子体流出与其宿主恒星相互作用。由此产生的丰富动态可能会导致不同的可观察特征。我们的目标是研究和分类的形态学的不同类型的相互作用,可以发生在一个巨大的近距离行星(热木星)和它的宿主恒星之间,根据物理参数的特点系统。我们进行3D磁流体动力学数值模拟,模拟恒星-行星的相互作用,将一颗恒星,一个热木星,和现实的恒星和行星流出。我们探索了广泛的参数和分析的流动结构和磁拓扑结构的发展。我们的研究表明,恒星-行星相互作用分为四个一般类型,根据三个特征长度尺度的相对大小,量化的行星磁场,行星外流,恒星引力场的相互作用区域的影响。我们描述了这些相互作用的动力学和它们产生的流动结构,其中包括弓形激波,彗星型的尾巴,和吸气吸积流。我们指出了每个分类的情况下的显着特点,并讨论了他们的一些观测相关的属性。根据一组基本的恒星、行星和轨道参数,可以对恒星-行星系统的磁化相互作用进行分类,并预测它们的一般形态。
2015-03-12 astro-ph.EP
Evolution of Jupiter and Saturn with helium rain
本研究通过应用不同氢氦相图模拟木星与土星的演化,发现对现有相图进行温度偏移是实现木星演化与观测一致的关键,并确认土星存在显著的氦雨现象与氦海洋,强调了进一步探索氢氦相分离对行星演化的重要性。
2024-07-24 astro-ph.EP
Detection of the hydrogen Balmer lines in the ultra-hot Jupiter WASP-33b
超热彗星(UHJ)是一种受到高度辐射的巨大系外行星,具有极高的昼侧温度,导致大多数分子物质的热分解。预计中性氢原子是超高温超导体高层大气中的主要物质之一。中性氢已被发现在几个UHJ通过观察其巴耳末线吸收。在这里,我们报告了四个超热木星WASP-33 b的过境观测,与CARMENES和HARPS-North摄谱仪进行,并在行星透射光谱中检测到H $α$,H $β$和H $γ$线。四个转变的组合H $α$透射光谱具有0.99 $\pm$ 0.05%的吸收深度,其对应于1.31 $\pm$ 0.01 Rp的有效半径。强H $α$吸收表明该谱线探测的是高空热层。我们进一步使用PAWN模型拟合了三条巴耳末线,假设大气是流体动力学的,并且处于LTE中。我们得到了热层温度$12200^{+1300}_{-1000}$ K和质量损失率${\rm \dot{M}}=10^{11.8^{+0.6}_{-0.5}}$ g/s。检索的大质量损失率是兼容的“巴耳末驱动”大气逃逸的情况下,在近紫外线的恒星巴耳末连续辐射基本上被激发的氢原子在行星热层吸收。
2020-11-16 astro-ph.EP
A Denser Hydrogen Inferred from First-Principles Simulations Challenges Jupiter's Interior Models
University of Zürich(苏黎世大学);National Institute for Materials Science (NIMS)(国立材料研究所);RIKEN(理化学研究所)
研究通过第一性原理模拟探讨了氢在高密度下的状态,发现其压力预测存在差异,挑战了现有木星内部模型对氢密度和金属含量的假设。
2025-07-28 astro-ph.EP cond-mat.str-el physics.comp-ph
Condensation-inhibited convection in hydrogen-rich atmospheres: Stability against double-diffusive processes and thermal profiles for Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune
在大气中,云凝结区的特征是相关凝结物质的丰度有很强的垂直梯度。在地球上,由于N $_2$比水蒸气重,因此只有释放出的潜热才对对流产生显著影响,因此平均分子量的梯度对动力学的影响相对较小。相反,在氢占主导地位的大气中(例如巨行星),所有冷凝物质都比背景气体重得多。如果特定物种的富集超过临界阈值,这可以稳定云层附近的大气层,防止对流。这就提出了两个问题。在这样一个稳定的层中,是什么在传输能量?巨行星的热分布会受到什么影响?为了回答这些问题,我们首先进行了一个线性分析的对流和双扩散不稳定性的可冷凝介质中显示,有效的冷凝可以抑制双扩散对流。这表明,一个稳定的辐射层可以在云凝结水平附近形成,导致深层大气温度的升高。然后,我们研究了最丰富的物种-水--与稳态大气模式的凝结的影响。与标准模型相比,在关键化学示踪剂的淬火深度处,温度升高可达数百度。总的来说,这种效应可能对我们理解巨行星大气的动力学和化学状态,对它们未来的观测(例如朱诺)以及它们的内部演化有许多影响。
2016-10-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Rocky core solubility in Jupiter and giant exoplanets
气体巨星被认为是由氢氦气体在岩石和冰的初始原核周围吸积而形成的。核心的岩石部分是否会在形成后溶解到液态氢氦层中,这个问题对行星的结构和演化有着重要的意义。在这里,我们使用从头计算研究岩石溶解度的流体氢,选择MgO作为行星岩石材料的代表性例子,并发现MgO是高度可溶于H的温度超过约10000 K,这意味着显着的岩石核心材料在木星和更大的系外行星的重新分配。
2011-11-27 astro-ph.EP
Hydrogen recombination line luminosities and -variability from forming planets
通过三维热力学模拟计算了质量为1 ~ 10个微行星的H- $α$、Paschen- $β$和Brackett- $γ$复合线光度。我们探讨了各种不透明度,以估计在每种情况下,假设边界层吸积与消光线排放。当考虑到现实的不透明度时,只有来自行星$\ge$ 10质量的行星的谱线可以用目前的仪器检测到,这突出表明大多数行星都不能期望检测到发射。这也许可以解释为什么从观测中发现H- $α$形成行星的几率很低。虽然线发射来自形成中的行星和它的行星盘,但我们发现,由于灭绝,只能检测到盘部分。我们也检查了线的可变性,发现质量越大的行星,线的可变性越高。此外,我们还首次确定了行星质量与氢复合线光度之间的参数关系,以及吸积光度与氢复合线光度之间的方程。
2020-10-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
New models of Jupiter in the context of Juno and Galileo
朱诺号对木星引力场的观测显示,考虑到伽利略20年前测量的重元素丰度,高阶引力矩的值令人惊讶地小。氢和氦的密度在毫巴区域要大得多,最近的状态方程的推导加剧了这两种观测之间的矛盾。为了解决这个难题,目前的木星模型研究要么忽略伽利略的约束,要么调用状态方程的临时修改。在本文中,我们推导出木星模型,同时满足朱诺和伽利略约束。我们确认,木星的结构必须包括至少四个不同的区域:一个外部的对流信封,一个区域的组成,因此熵变化,一个内部的对流信封和一个扩展的稀释的核心,丰富的重元素,并可能是一个中央紧凑的核心。我们表明,为了重现朱诺号和伽利略观测,需要一个显着的熵增加之间的外部和内部的信封和一个较小的密度比等熵配置文件,与一些外部的差异旋转。满足后一个条件的最好方法是在这个区域内重元素的丰度向内递减。我们详细研究了三个物理机制,能够产生这样的熵和组成的变化:一阶分子金属氢过渡,氢和氦之间的不相容性或分层对流的区域。鉴于我们目前对氢压力电离的了解,后两种机制的结合似乎是最受欢迎的解决方案。
2019-01-17 astro-ph.EP
An Exploration of Double Diffusive Convection in Jupiter as a Result of Hydrogen-Helium Phase Separation
木星的大气层被观测到缺乏氦(Yatm~0.24),这表明内部有活跃的氦沉降。在标准的木星结构和演化模型中,这是通过假设一个外部的氦耗尽的包层与氦丰富的内部深处被一个尖锐的边界分开来解释的。在这里,我们的目标是开发一个模型,木星的不均匀的热演化,依赖于一个更自我一致的描述,他的丰度,温度和热通量的内部配置文件。我们利用最近的数值模拟H/He分层,分层(LDD)和振荡(ODD)双扩散对流,并假设一个理想化的行星模型组成的H/He信封和一个巨大的核心。介绍了一种利用He rain构造室内模型的一般框架。尽管,或者也许是因为,我们的简化使我们发现,自洽模型是罕见的。我们修改了Lorenzen等人的H/He相图,重现了木星大气中的氦丰度,并研究了LDD层高度的演化模型,从延长木星冷却时间的模型到实际缩短冷却时间的模型,得到的满足光度约束的模型的层高度约为0.1-1 km,相当于~10,-20,000层,位于约1毫巴和3-4.5毫巴之间的雨区。目前的限制和未来工作的方向进行了讨论,如He液滴的形成和下沉。
2014-12-13 astro-ph.EP
Effects of dissociation/recombination on the day-night temperature contrasts of ultra-hot Jupiters
对超热彗星的二次日食观测发现了氢在其向阳面解离的证据。此外,超高温彗星的全相位光变曲线观测显示,昼夜发射通量对比度比以前的理论预期的要小。最近,Bell & Cowan(2018)提出,离解氢的热量摄入和离解氢复合产生的热量释放会影响超高温超导体的大气环流。在这项工作中,我们将由于解离/复合引起的冷却/加热添加到Komacek & Showman(2016)和Zhang & Showman(2017)的分析理论中,用于热彗星的昼侧-夜侧温度对比。我们发现,在高值的入射恒星通量,昼夜温度对比度的超热彗星可能会减少增加入射恒星通量由于解离/重组,预期的相反,不包括解离/重组的影响。我们建议,结合更多的全相位光变曲线观测的超热彗星和未来的大气环流模型,包括离解/重组的影响,可以详细确定如何超热彗星的大气环流不同于较冷的行星。
2018-05-18 astro-ph.EP physics.ao-ph
A hydrodynamic study of the escape of metal species and excited hydrogen from the atmosphere of the hot Jupiter WASP-121b
本研究扩展一维高层大气流体动力学逃逸模型并耦合Ly$α$蒙特卡罗辐射传输,模拟热木星WASP-121b的金属物种与激发态氢,证明多吸收线分析可更强约束大气性质,且洛希瓣溢出驱动的高质量损失率对解释谱线展宽至关重要。
2023-04-14 astro-ph.EP
Features of Hypothetical Plasma Phase Transition in Interiors of Saturn and Jupiter
假设的等离子体相变(PPT)的异常特征,预计将发生在木星和土星内部的混合氢氦等离子体,正在讨论中。利用Saumon、Chabrier和VanHorn的氢氦状态方程的表格数据和一些一般的热力学关系,在Saumon和Chabrier版本的PPT中重建了氢氦等离子体在相共存边界附近的库仑和密度修正(所谓的非理想修正)的特性。基于这些结果,已经估计了所研究的PPT的两个先前未知的特征:(i)--PPT相界上静电势的跃变(伽伐尼电位),以及(ii)-本PPT的非一致性尺度(共存的氢-氦相的化学组成的差异),在木星和土星内部等离子体的典型参数下,可以预期在H2/He混合物中。虽然第一个效应--相边界的电势--被证明是在接触电化学电势的典型范围内,$Δφ$ ~ 1-2 eV,第二个量--PPT非一致性--在土星和木星条件下被证明是相当大的。
2013-12-29 astro-ph.EP physics.plasm-ph
Anelastic torsional oscillations in Jupiter's metallic hydrogen region
我们考虑扭转阿尔文波,这可能是激发在木星的金属氢区域。这些轴对称的纬向流波动先前已被检查的不可压缩流体的背景下,地球的液态铁芯。在平衡模型中实现密度和电导率径向变化的深座木星发电机的理论模型,再现了其强大的偶极磁场。分析这样的模型,我们发现滞弹性扭转波旅行垂直于旋转轴在金属区域的时间尺度上至少几年。在发电机区域的外部,由于受到更剧烈的对流的激发,它们可以向内和向外传播。当在过渡到分子区域的磁性切向柱体上反射时,它们可以形成驻波。在观测数据中识别这种反射可以确定金属区域有效开始的深度。此外,这也可以将木星的扭转波与地核的扭转波区分开来,在地核中,观测证据表明波主要从旋转轴向外传播。这些波可以传输角动量,并可能引起木星自转周期的变化,幅度不超过几十毫秒。此外,这些内部扰动可能会引起10%的变化,随着时间的推移,在纬向流在3000公里的深度以下的表面。
2019-05-20 astro-ph.EP physics.flu-dyn
BOWIE-ALIGN: Weak spectral features in KELT-7b's JWST NIRSpec/G395H transmission spectrum imply a high cloud deck or a low-metallicity atmosphere
基于JWST NIRSpec/G395H光谱分析热木星KELT-7b,发现其大气仅有微弱H$_2$O和CO$_2$特征,反演表明可能存在高空云层或极低金属丰度大气,C/O比和金属丰度约束为探究其形成历史提供信息。
2025-09-15 astro-ph.EP
Colliding Planetary and Stellar Winds: Charge Exchange and Transit Spectroscopy in Neutral Hydrogen
当它们穿越宿主恒星时,热彗星吸收了恒星莱曼α发射谱线两翼大约10%的光。吸收发生在多普勒频移的波长从线中心+/- 100公里/秒-大于热的速度,部分中性,10 E4 K氢从热木星大气逃逸。有人提出,这种吸收来自于来自主恒星风的10 E6 K氢,通过与行星H I进行电荷交换而暂时成为中性。+/-100 km/s的速度将归因于质子在恒星风中的典型速度分散--这是从航天器对太阳风的测量中推断出来的。为了测试这一提议,我们对热木星和恒星风的碰撞进行了二维流体动力学模拟,并通过化学模块来计算电荷交换产生的热中性氢的数量。开尔文-亥姆霍兹不稳定性混合了两种风;在混合层中,电荷交换反应在几十秒内建立。产生足够的热中性氢来再现凌日观测,并且吸收量随着空间分辨率和时间收敛。我们的计算支持这样一种观点,即碰撞风之间的电荷转移正确地解释了莱曼-α过境观测-模的磁场的影响,我们没有模型,但可能会抑制混合。其他被忽视的影响包括,以减少的重要性,旋转力有关的轨道运动,重力和恒星辐射压力,我们定量讨论我们的近似引入的错误。当热恒星氢与冷行星氢碰撞时如何冷却也被考虑;更仔细地处理混合层如何热平衡可能解释最近在凌日热彗星中检测到巴耳末H-α吸收。
2012-10-18 astro-ph.EP
On possible types of magnetospheres of hot Jupiters
我们表明,“热木星”类型的系外行星的轨道,作为一项规则,位于靠近阿尔芬点的恒星风的母星。在这一点上,许多热彗星可以位于亚阿尔芬带,在那里恒星风的磁压超过了它的动压。因此,恒星风的磁场对恒星风在热彗星大气层周围的流动起着极其重要的作用。在理论模型和观测数据的解释中都必须考虑这一因素。分析表明,许多典型的热磁层应该具有无激波的内禀磁层,这在太阳系中显然是没有的。这种磁层的主要特点是没有弓形激波,而磁障(电离层顶)则是由电离层上层的感应电流形成的。我们证实了这一推论的三维数值模拟的流动的母星恒星风周围的热木星HD 209458 b,其中我们考虑到适当的磁场的行星和磁场的风。
2019-03-22 astro-ph.EP
Hot Jupiters accreting onto their parent stars: effects on the stellar activity
热彗星(HJs)是一种巨大的气态行星,其轨道靠近其宿主恒星。由于它们的物理特性和靠近中心恒星,HJ是研究恒星-行星相互作用(SPI)过程的天然实验室。与SPI有关的现象可能包括行星大气的膨胀和蒸发、彗星尾和弓形激波的形成以及行星和恒星的磁场之间的磁层相互作用。一些研究表明,一些系统显示出与行星自转周期同步的恒星活动增强。在这项工作中,我们使用一个三维磁流体动力学模型,该模型描述了一个由恒星和HJ组成的系统,包括相应的行星风和恒星风。其目的是调查从行星蒸发的物质是否与恒星扩展日冕相互作用,并产生可观察到的特征。我们的模拟表明,在某些条件下,行星风主要沿着行星轨道扩展和传播。此外,一部分行星风与恒星风碰撞,一小部分行星的外流被恒星磁场汇集并撞击恒星表面。在这两种情况下,材料都被冲击加热到几MK的温度。这些现象可能表现为行星某些轨道阶段的恒星活动增强。
2021-11-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Simulated Photoevaporative Mass Loss from Hot Jupiters in 3D
电离的恒星光子加热了行星大气的上部区域,导致大气质量损失。利用紫外线和X射线透射光谱学已经探测到了从几个热的、富含氢的行星上逃逸的气体。由于这些行星被潮汐锁定,因此辐射不对称,逃逸的气体不太可能是球对称的。本文主要研究非对称加热对局部外流结构的影响。我们使用雅典娜代码的流体动力学产生热木星质量损失的三维模拟,共同风发射和恒星加热通过光电离模型。我们的基准行星是一颗膨胀的热木星,半径为$R_p=2.14 R_{\rm Jup}$,质量为$M_p = 0.53 M_{\rm Jup}$。我们用13.6 eV的光子照射初始中性的氢原子大气,并计算流出物的电离结构。在大气外流中有明显的不对称性,包括在行星的夜面上的中性阴影。给定一个与太阳相当的入射电离紫外线通量,我们发现稳态质量损失率为~ $2\times10^{10}$ g s $^{-1}$。的总质量损失率和流出的亚恒星射线的子结构显示出良好的协议与早期的一维模型,对于两个不同的通量。我们的三维数据立方体可以用来生成过境期间流出的消光光谱。作为一个概念的证明,我们发现吸收恒星莱曼α多普勒频移的速度高达$\pm 50$公里秒$^{-1}$。我们的工作为进一步的3D模型提供了一个起点,这些模型可用于预测热木星质量损失的可观测特征。
2015-08-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Stimulated Radiative Molecular Association in the Early Solar System: Orbital Radii of Satellites of Uranus, Jupiter, Neptune, and Saturn
目前的调查关系到天王星,木星,海王星和土星的常规卫星的轨道半径的原子和分子氢的光谱中的光子能量。为了解释这些观测结果,开发了一个模型,涉及受激辐射分子缔合(SRMA)的光子和原子之间的行星的原卫星盘的反应。在该模型中,由于在盘中的温度与光子能量之间存在匹配的半径处的共振,从每个盘提取热能。物质在这些半径上积累,最终形成卫星和环。天王星、木星和海王星卫星的轨道半径与氢分子光谱中的光子能量($E_{PM}$值)有关。土星卫星的轨道半径与氢原子光谱中的光子能量($E_{PA}$值)有关。这种关系存在的第一个线索是在天王星卫星轨道半径与木星卫星轨道半径的曲线图中发现的,以及在天王星卫星轨道半径与海王星卫星轨道半径的曲线图中发现的。一个表达式是确定的,它给出了温度在原卫星盘每个卫星的演变开始。这个表达式是用来找到在磁盘中的温度分布,这是发现类似于其他研究人员计算的分布。
2015-05-31 astro-ph.EP
Tempests in the Troposphere: Mapping the Impact of Giant Storms on Jupiter's Deep Atmosphere
本研究利用朱诺号微波辐射计2017年的观测及模拟,发现木星风暴会消耗上层大气氨并使其升温、将物质沉降至深层,证实水与氨循环耦合,是木星和土星对流层氨损耗的关键原因。
2025-02-23 astro-ph.EP
Efficiency of Hydrodynamic Atmospheric Escape in Hot Jupiters and Super Earths
University of Colorado, Boulder(科罗拉多大学博尔德分校);Imperial College London(帝国理工学院);University of California, Santa Cruz(加州大学圣克鲁兹分校)
研究通过建模热木星和超级地球中氢和氦的逃逸,揭示分子冷却对大气维持的重要性。
2025-11-19 astro-ph.EP
Theoretical evidence of H-He demixing under Jupiter and Saturn conditions
本文通过机器学习加速分子动力学模拟方法,量化行星内部氢-氦物理分离,发现1.5兆巴以上压力下分层温度显著高于早期理论数据,为木星和土星大气氦减少提供潜在解释。
2024-08-06 astro-ph.EP physics.atm-clus physics.comp-ph
Ab Initio Equation of State for Hydrogen-Helium Mixtures with Recalibration of the Giant-Planet Mass-Radius Relation
使用密度泛函分子动力学模拟,我们确定的状态方程的氢氦混合物跨越典型的巨行星内部的密度-温度条件下,~0.2-9克/立方厘米和1000-80000 K的一个典型的氦质量分数为0.245。除了计算内能和压力,我们确定熵使用从头算热力学积分技术。建立了一个包含391个密度-温度点的状态方程表,并以二维自由能形式给出了计算结果。详细分析了我们的从头算状态方程和Saumon和Chabrier的半解析状态方程模型之间的偏差,并将结果用于对具有已知质量和半径值的巨行星的推断热状态的初步修正。在木星质量范围及以下的行星中,变化最为明显。我们提出了一个修正的质量半径关系,使最热的系外行星的半径增加约0.2木星半径在固定的熵和质量大于约0.5木星质量。这种变化大到足以对一些不一致的“膨胀的巨型系外行星”产生可能的影响。
2013-02-19 astro-ph.EP
Jupiter's interior from Juno: Equation-of-state uncertainties and dilute core extent
朱诺号任务提供了对木星重力场的测量,具有出色的准确性,从而更好地限制了行星的内部。提高我们对木星内部结构的认识是理解其形成和演化的关键,但在系外行星探索框架中也很重要。在这项研究中,我们研究了最先进的状态方程之间的差异及其对内部模型属性的影响。考虑到氢和氦状态方程的不确定性,我们评估了木星内部特征的跨度。我们进行了广泛的探索的参数空间,并研究了广泛的内部模型,使用马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)模拟。为了考虑状态方程的不确定性,我们允许在计算中修改状态方程。我们的模型含有一个稀释的核心,并表明木星的内部熵高于通常从伽利略探测器测量中假设的熵。我们得到的解决方案与扩展的稀释核心,但相反的其他最近的内部模型的木星,我们也得到模型与小稀释核心。这种溶液中的稀释核心延伸到木星质量的20%,从而与形成演化模型更好地吻合。我们的结论是,在木星模型中使用的状态方程有一个推断的结构和组成的至关重要的影响。进一步探索氢氦混合物在木星压力和温度条件下的行为将有助于限制行星的内部,从而限制其起源。
2023-02-17 astro-ph.EP
Sequestration of noble gases in giant planet interiors
伽利略号探测器显示,与原太阳值相比,木星的大气层中的氖严重耗尽。我们表明,通过从头计算模拟的氢和氦相之间的氖的分区,所观察到的耗尽可以解释由封存的氖到富氦液滴内的假设的氢氦不相容层的行星的内部。我们还表明,这种机制不会影响氩气,解释了观察到的缺乏这种气体的耗尽。这为木星的氢氦不相容性提供了强有力的间接证据。
2010-03-30 astro-ph.EP cond-mat.other
Detection of Paschen $β$ absorption in the atmosphere of KELT-9 b: A new window into the atmospheres of ultra-hot Jupiters
氢和氦的传输信号追踪着热气体巨系外行星的上层大气,那里是入射的恒星极紫外线和X射线通量的沉积地。此外,对于最热的恒星,巴耳末连续谱中氢的近紫外激发可能在控制大气温度和驱动光蒸发方面发挥主导作用。KELT-9 b是这种环境的典型例子,因为它是迄今为止已知的最热的气体巨星系外行星(T $_{eq}$ $\sim$ 4500 K),并围绕一颗A0 V型恒星运行。对这颗超热木星的高层大气和逃逸气体的研究,目标是在巴耳末系列中吸收氢(n $_1$ = 2 $\rightarrow$ n $_2$ $>$ 2)。不幸的是,导致在108.3 nm处的三重态吸收的最低亚稳态氦没有足够的填充用于检测。在这里,我们提出了氢吸收的Paschen系列中的透射光谱KELT-9 b与CARMENES观察到的证据。具体而言,我们专注于其NIR通道所覆盖的最强谱线,Paschen- $β$在1282.16 nm处(n $_1$ = 3 $\rightarrow$ n $_2$ = 5)。观测到的吸收显示出(0.53 $^{+0.12}_{-0.13}$)%的对比度,$-$的蓝移14.8 $^{+3.5}_{-3.2}$ km/s,以及31.9 $^{+11.8}_{-8.3}$ km/s的FWHM。观测到的吸收特征的蓝移可以用引力束缚大气中的昼夜环流来解释,或者用帕邢- $β$吸收来解释,帕邢- $β$吸收起源于…
2022-09-19 astro-ph.EP
Increased Heat Transport in Ultra-Hot Jupiter Atmospheres Through H$_2$ Dissociation/Recombination
一种新的系外行星开始出现:行星的昼侧大气层更接近恒星大气层,因为它们的大部分分子成分解离。这些物质解离的影响各不相同,必须仔细考虑。在这里,我们采取的第一步,了解的后果的离解和重组的分子氢(H $_2$)对大气热再循环。使用一个简单的能量平衡模型与东风,我们表明,H $_2$解离/重组可以显着增加日$-$夜间热传输超热彗星(UHJ):气体巨系外行星,其中显着的H $_2$解离发生。来自UHJ高辐射昼面的氢原子将把一些储存在昼面的能量转移到行星的夜面,在那里氢原子重新结合成H $_2$ ;这种机制与潜热有相似之处。给定固定风速,这将起到增加热再循环效率的作用;或者,在考虑H $_2$解离/复合之后,测量的热再循环效率将需要更慢的风速。
2018-04-09 astro-ph.EP
Spin and Obliquity Evolution of Hot Jupiter Hosts from Resonance Locks
本文通过热木星与非轴对称恒星重力模式的共振锁定及种群合成,解释热、冷宿主恒星的倾角与自转速率随温度和轨道间距的观测差异。
2025-03-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Abundances of trace constituents in Jupiter's atmosphere inferred from Herschel/PACS observations
本文利用Herschel/PACS远红外光谱观测,结合PSG和最小二乘法,推断木星大气中NH3、CH4、PH3、H2O和HD等微量成分的丰度剖面,并设定了卤化氢摩尔分数的最严格3σ上限。
2024-06-04 astro-ph.EP
Characterising Jupiter's dynamo radius using its magnetic energy spectrum
木星的磁场是由其内部液态金属氢的对流产生的。随着温度和压力的增加,从分子氢到金属氢的转变被认为是平稳的。因此,木星的电导率不断变化,从表面的可忽略不计到更深区域的大值。因此,不像地球,发电机的上边界-发电机半径-明确位于核幔边界,它不清楚在什么深度发电机行动变得显着在木星。在本文中,使用的木星发电机的数值模型,我们研究的磁能谱在不同的深度,并确定发电机半径低于(远离深内核)的磁能谱的形状变得不变。我们发现,这种转变的行为的磁能谱表示的动态系统的变化,电流变得重要。传统上,由Lowes-Mauersberger谱导出的特征半径--Lowes半径--给出了对地球核幔边界的一个很好的估计。我们认为,在我们的模型中,Lowes半径提供了发电机半径的下限。我们还比较了Lowes-Mauersberger光谱在我们的模型,从最近的朱诺观测。从朱诺号数据得出的洛伊斯半径明显低于从我们的模型中获得的。过渡区附近稳定分层区的存在可以解释这一结果。
2019-12-19 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Prospects for Detection of Exoplanet Magnetic Fields Through Bow-Shock Observations During Transits
在过境行星WASP-12 b的近紫外光曲线中观察到了入口和出口时间之间的不对称性。这种不对称性使我们认为,与光学观测相比,WASP-12 b的紫外光曲线的早期进入是由行星周围的冲击引起的,冲击应该是凌日系统的共同特征。在这里,我们根据它们产生可能导致可观察到的光变曲线不对称的冲击的潜力,对迄今为止已知的所有过境系统进行分类。我们发现,36/92的已知过境系统将位于合理的检测阈值之上,并且最有希望出现冲击的候选者是:WASP-19 b,WASP-4 b,WASP-18 b,CoRoT-7 b,HAT-P-7 b,CoRoT-1b,TrES-3和WASP-5 b。对于在快速旋转恒星的共同旋转半径之外运行的行星,激波的位置,而不是像WASP-12 b那样在行星运动之前,而是在行星运动之后。在这种情况下,我们预测行星的光变曲线应该呈现出晚出不对称性。我们表明,CoRoT-11b是一个潜在的候选人举办这样一个背后的冲击,并显示出一个迟到的出口。如果观察到,这些不对称性可以对行星磁场提供约束。例如,一颗行星的磁场强度与木星的磁场强度(~ 14 G)相似,而木星的恒星的磁场在1到100 G之间,那么激波和行星之间的距离(我们认为是行星磁层的大小)在1到40个行星半径之间。
2010-11-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hydrogen dimers in giant-planet infrared spectra
尽管它是自然界中最弱的二聚体之一,但低光谱分辨率的旅行者/IRIS观测显示,在20世纪80年代木星和土星上存在(H $_2$)$_2$二聚体。然而,广泛用于行星科学的碰撞诱导H $_2$ -H $_2$不透明度数据库(Borysow等人,1985; Orton等人,2007; Richard等人,2012)迄今为止仅包括自由到自由的转变并且忽略了二聚体的贡献。二聚体光谱在S $(0)$和S $(1)$四极线(分别为354和587 cm $^{-1}$)附近具有精细尺度结构,并且在距离线中心高达$\pm50$ cm $^{-1}$的宽连续吸收贡献。我们发展了一个新的从头计算模型,用于氢二聚体在温度范围(40-400 K)和仲氢分数(0.25-1.0)内的自由-束缚,束缚-自由和束缚-束缚跃迁。该模型对低温实验室实验进行了验证,并用于模拟巨行星的光谱。新的碰撞引起的不透明度数据库允许高分辨率(0.5-1.0厘米$^{-1}$)的光谱建模的二聚体光谱附近的S $(0)$和S $(1)$在卡西尼复合红外光谱仪(CIRS)的观测木星和土星,并在斯皮策红外光谱仪(IRS)的观测天王星和海王星的第一次。此外,该模型再现了在S $(0)$附近的Voyager/IRIS数据中观察到的二聚体特征(McKellar等人,1984年),并普遍降低了再现IRIS观测所需的para-H $_2$的量(和不平衡…
2017-12-07 astro-ph.EP
On the environment surrounding close-in exoplanets
在极近轨道上的系外行星浸没在局部行星际介质中(即,恒星风)比太阳系行星周围遇到的当地条件密度大得多。这些系外行星周围的环境在动力学(较慢的恒星风,但更高的开普勒速度)和环境磁场(可能比太阳更活跃的宿主恒星更高)方面也有所不同。在这里,我们定量地研究了热彗星HD 46375 b,HD 73256 b,HD 102195 b,HD 130322 b,HD 179949 b周围的行星际介质的性质。我们模拟了它们的宿主恒星的三维风,其中我们直接将其观测到的表面磁场。据此,我们推导出质量损失率(1.9至8.0 $\times 10^{-13} M_{\odot}$ /年)和热彗星轨道位置处的风特性(温度、速度、磁场强度和压力)。我们发现,这些系外行星的轨道是超磁声的,这表明弓形激波在这些行星周围形成。假设行星的磁场与木星相似,我们估计行星磁层的大小为4.1到5.6个行星半径。我们还导出了恒星风能耗散过程中释放的系外行星射电辐射。我们发现无线电通量范围从0.02到0.13 mJy,这是具有挑战性的观察与现代技术,但可以检测到未来更高的灵敏度阵列(例如,SKA)。来自较近的热彗星系统的无线电发射,例如来自Tau Boo b或HD 189733 b,或来自附近的行星系的年轻恒星,可能有更高的无线电通量,为探测系外行星无线电发射提供了更好的前景。
2015-03-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Bayesian Evolution Models for Jupiter with Helium Rain and Double-diffusive Convection
氢和氦在足够冷的时候会发生分离,这关系到所有巨大行星在大分离时的演化,这些大分离大约等于或低于木星质量。我们模拟木星的热演化,包括其不断变化的氦分布的从头计算模拟结果的氦不溶性金属氢。经过4 Gyr的均匀演化,分化建立了一个薄的氦梯度低于1毫巴,动态稳定的流体对流。该地区经历过稳定的双扩散对流(ODDC),其弱的热传输维持超绝热温度梯度。与通用参数化的ODDC效率,该模型可以调和木星的本征通量,大气中的氦含量,半径在太阳系的年龄,如果Lorenzen等人的H-He相图被翻译到较低的温度。我们投在MCMC框架的进化模型,探索数以万计的进化序列,检索的概率分布的总重元素质量,超绝热的温度梯度由于ODDC,和相图扰动。所采用的SCvH-I状态方程有利于低效的ODDC,从而形成热边界层,允许分子包层快速冷却,而更深的内部实际上随着时间的推移而加热。如果用一个附加的自由参数来模拟较冷或较暖EOS的影响,则模型更倾向于那些比SCvH-I更冷的EOS。在这种情况下,超绝热性是适度的,深部变暖或变冷的可能性相同。
2016-09-28 astro-ph.EP
Hot Jupiter engulfment by a red giant in 3D hydrodynamics
本文通过三维全局流体动力学模拟1倍太阳质量早期红巨星吞噬热木星的过程,揭示行星烧蚀、瓦解、锂增丰、恒星自转加速及潜在光学暂现机制。
2025-01-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Magnetohydrodynamic Simulations of Hot Jupiter Upper Atmospheres
热木星上层大气的二维模拟,包括行星的磁场。目标是探索磁场对被恒星EUV辐射电离和加热的大气层的影响,以及这些影响对Ly $α$透射光谱的影响。模拟是轴对称的,等温的,包括旋转和方位角平均恒星潮汐。质量密度通过电离平衡的假设转换为原子氢密度。在以往的分析计算中发现的三带结构-极地死区,中纬度风区,赤道死区-得到了证实。对于一个与木星相当的磁场,赤道死区,它被磁场限制并与行星共转,至少贡献了一半的凌日信号。对于更强的领域,在中纬度风区逃逸的气体被发现有一个较小的贡献比赤道死区的过境深度。通过与HD 209458 b和HD 189733 b的HST STIS和ACS数据的比较,发现当氢电离层为磁主导时,对于偶极磁场$B_0 > 10\ {\rm G}$,渡越深度随磁场强度的增大而增大。因此,除了热结合能与重力结合能之比等标准量外,凌日深度对磁场强度也很敏感。
2014-04-23 astro-ph.EP
New study of the line profiles of sodium perturbed by H2
碱原子的不透明度,最重要的是Na和K,在褐矮星和系外行星的大气中起着至关重要的作用。我们对500 ~ 3000 K温度范围内的NaH 2碰撞剖面进行了全面的研究,这一温度范围是褐矮星和质量大于1500 K的行星大气中的普遍温度,在Teff > 1500 K的热行星中,相关的H2扰动密度可达几个10^19 cm^-3,对于质量更大或温度更低的天体,相关的H2扰动密度可超过10^20 cm^-3。准确的压力加宽的配置文件是有效的,在高密度的H2应纳入光谱模型。用半经典方法计算了钠原子受分子氢扰动的统一轮廓,给出了新的NaH 2碰撞轮廓及其对用petitCODE计算的棕矮星和热矮星合成谱的影响.
2019-08-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
The tidal quality of the hot Jupiter WASP-12b
WASP-12 b在热彗星类行星中脱颖而出,因为观测到的快速轨道衰减归因于潮汐耗散。轨道周期的测量速率为$\stackrel{\bf\centerdot}{\textstyle{P}}_{\rm orb}\,=\,-\,29\pm3\;\mbox{ms/yr}\;$ = $\;(9.2\pm1.0)\times10^{-10}\;\mbox{s/s}$。在迄今为止的文献中,所有试图解释这种高速率的尝试都是基于这样的假设,即轨道演化是由恒星中的潮汐主导的。由于黄矮星的修正潮汐品质因数不足以保证这样的衰变率,因此提出了一个假设,即该恒星可能实际上是一颗亚巨星。利用盖亚任务的最新数据,我们推断,WASP-12 a在$1.36\,{M_{Sun}}$是一个正在发展的矮星,处于关闭后演化的早期阶段,其核心尚未耗尽氢。它在色星等图中的不起眼的位置,以及围绕着类似质量的红巨星运行的近距离行星的存在,与由于结构内部变化导致潮汐质量突然提升的假设相矛盾。另一方面,以前的研究忽略了行星中的潮汐耗散,假设它是可以忽略不计的,因为它的旋转可能是同步的,而且假定的品质因数很高。我们根据最近木星和土星的天体测量结果,对这一假设进行了批判性的重新评估。假设WASP-12 b的结构与我们的木星和土星相似,我们发现观测到的轨道衰减很好地解释了行星的潮汐。这颗行星修正后的品质因数的估计值几乎与我们的木星完全一致。
2022-03-26 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
Variation in the pre-transit Balmer line signal around the hot Jupiter HD 189733 b
作为我们最近在HD 189733 b周围探测到过境前信号的后续行动,我们获得了一个行星过境的完整过境前相位覆盖。过境前的信号再次检测到的巴耳末线,但具有可变的强度和时间,这表明在我们以前的工作中报告的弓形激波的几何形状没有描述的信号从最新的过境。我们还演示了使用的钙II H和K的剩余核心通量作为代理的恒星活动水平在整个过境。在2013年数据中的过境前吸收信号和Ca II H通量之间存在温和的趋势。这表明2013年凌日前的一些氢吸收可以归因于不同的恒星活动水平。在2015年凌日中,发现Ca II H核心通量和巴耳末线吸收之间存在非常弱的相关性,暗示与2013年凌日相比,恒星活动的贡献较小。我们模拟如何不同的恒星活动水平可以产生变化的巴耳末线透射光谱。这些模拟表明,2013年和2015年凌日前信号的强度可以通过恒星变率来重现。如果凌日前的特徴被归因于环行星际物质,它在时间上的演化可以用吸积团块螺旋式地朝向恒星来描述,尽管这种解释有严重的局限性。有必要在H-α进行进一步的高节奏监测,以区分过境物质的真实吸收和恒星活动水平的短期变化。
2016-05-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Patchy nightside clouds on ultra-hot Jupiters: General Circulation Model simulations with radiatively active cloud tracers
通过最近的相位曲线和低分辨率和高分辨率的发射和透射光谱观测,已经详细地描述了超热彗星的大气。以往的数值研究分析了氢的局域复合对超高温彗星的大气动力学和热传输的影响,发现氢的离解和复合导致超高温彗星的昼夜对比度相对于以前的预期有所降低。在这项工作中,我们增加了以前的努力,也考虑了本地化的凝结云的大气中的超热的蒸发器,其所产生的运输的大气环流,和辐射反馈的云的大气动力学。为此,我们将辐射活动云示踪剂纳入现有的MITgcm框架,用于模拟超热对流层的大气动力学。我们从CARMA云微物理模式中提取了适合于高温凝结云的凝结云性质。我们进行了一套GCM模拟不同的云微物理和辐射特性,我们发现,部分云覆盖是我们的模拟无处不在的结果。这种不规则的云分布除了平衡云凝结外,还受大气动力学的固有影响,并导致云的温室效应,使云层下面的大气变暖。由于动力引起的高空逆温,夜侧云在深度上进一步被隔离。我们后处理我们的GCM与蒙特卡罗辐射转移代码gCMCRT,并发现,斑片状云超热蒸发器不显着影响透射光谱,但可以影响其相位相关的发射光谱。
2022-05-16 astro-ph.EP physics.ao-ph
Hydrogen sulfide and metal-enriched atmosphere for a Jupiter-mass exoplanet
本文在热木星 HD 189733b 透射光谱中探测到 H2O、CO2、CO 和 H2S,据此推断其大气金属丰度为恒星的 3–5 倍,并基于低甲烷上限和低氧硫比、碳硫比提出该行星通过吸积富水冰质星子形成。
2024-07-08 astro-ph.EP
Types of Gaseous Envelopes of "Hot Jupiter" Exoplanets
一般来说,“热彗星”的轨道速度,即,质量与木星相当,轨道半长轴小于0.1天文单位的系外行星,相对于恒星风是超音速的,导致形成弓形激波。气体动力学模拟表明,“热彗星”周围的气体包层可以属于两类,这取决于碰撞点的位置。如果碰撞点位于行星的洛希瓣内,则包层具有经典大气的近似球形形状,由于恒星的影响和与星风气体的相互作用而略微变形;如果碰撞点位于洛希瓣外,则从拉格朗日点$\mathrm L_1$和$\mathrm L_2$附近流出,包层变得基本上不对称。后一类对象也可以分为两种类型。如果星风气体的动力学压力足够高,足以阻止来自内拉格朗日点$\mathrm L_1$附近的最强大的外流,则在系统中形成具有复杂形状的闭合准球形包络。如果风不能阻止从$\mathrm L_1$流出,则形成开放的非球面封套。这三种类型的大气的可能存在的三维数值模拟证实。以典型的“热木星”HD 209458 b为例,这三种类型的大气都可能存在于这颗行星的估计参数范围内。由于不同类型的包层有不同的观测表现,确定HD 209458 b的包层类型可能会对这颗系外行星的参数施加额外的限制。
2013-11-21 astro-ph.EP