The excitation of a primordial cold asteroid belt as an outcome of the planetary instability
主要的小行星带（MB）质量较低，但受到动力学的激发。在这里，我们提出了一种新的机制，以激发MB在巨行星（“尼斯模型”）不稳定，这是预计有特色的木星和一个或多个冰巨人（“跳跃木星”- JJ）之间的反复密切接触。我们表明，当木星暂时达到足够高的水平的激励，无论是在偏心率和倾斜度，它会导致强大的强制矢量的偏心率和倾斜度在MB区域。因为在JJ不稳定性期间，木星的轨道“跳跃”，强迫矢量在整个MB区域的幅度和相位都不断变化。因此，整个冷的原始MB作为JJ不稳定性的自然结果而被激发。然而，这种激发的水平通常大于在MB中观察到的当前轨道激发。我们发现，随后的演变，太阳系是能够重塑由此产生的过激发MB到目前的轨道状态，并强烈的质量耗尽（$\sim$ 90 $\%$）与JJ不稳定相及其随后的演变在整个年龄的太阳系。
2018-08-02 astro-ph.EP
A hypothesis for the color bimodality of Jupiter Trojans
木星特洛伊最神秘和迄今无法解释的特性之一是它们的双峰颜色分布。这种双峰性表明特洛伊人体内有两个亚群，它们具有不同的大小分布。在本文中，我们提出了一个简单的，似是而非的假说的起源和进化的两个特洛伊颜色的子种群。早期太阳系演化的动力学不稳定模型的框架，这表明一个共同的原始祖先人口特洛伊和柯伊伯带的对象，我们使用观测约束断言，颜色双峰明显的两个未成年人的身体人口内发展的原始人口发病前的不稳定性。我们表明，从岩石和冰的初始组成，位置依赖的挥发性损失，通过升华在这个原始人口可能会导致急剧变化的表面组成与日心距离。我们建议，耗尽或保留的H $_{2}$ S冰在这些对象的表面上是在创建一个初始的颜色双峰的关键因素。物体保留H $_{2}$ S在其表面上开发的特征性红色照射后比那些没有。在原始人口的尸体被分散并安置在他们目前的位置之后，他们将这种原始的颜色双峰性保留到了今天。我们探索的挥发性损失模型的预测-特别是特洛伊人口内的碰撞对两个子人口的大小分布的影响-并提出进一步的实验和观测测试我们的假设
2016-07-14 astro-ph.EP
Born eccentric: constraints on Jupiter and Saturn's pre-instability orbits
动力学不稳定性被认为塑造了外太阳系的轨道结构。在模拟这种不稳定性时，一个关键的约束来自木星的第五偏心模式（由其振幅M55量化），这是太阳系长期演化的重要驱动力。从通常假设的近圆形轨道开始，目前的巨行星结构处于数值生成系统的极限，M55很少被激发到它的真实值。在这里，我们对大量人为触发的不稳定性进行了动力学分析，并测试了巨行星原始轨道的各种配置。除了更多的标准设置，并受到现代流体动力学模拟的结果的巨大行星的原始气体盘内的演变，我们认为木星和土星出现的可能性，从星云气体锁定在2：1共振与非零偏心率。我们表明，在这样的情况下，现代土星-土星系统代表了一个典型的模拟结果，和M55通常匹配。此外，我们表明，天王星和海王星的最终轨道是由在原始柯伊伯带的质量和喷出的冰巨人的组合。
2020-09-23 astro-ph.EP
Primordial Obliquities of Brown Dwarfs and Super-Jupiters from Fragmenting Gravito-Turbulent Discs
超级彗星、褐矮星和恒星可以从自引力盘的坍缩中形成。这样的圆盘是湍流的，带有絮状的螺旋臂，水平和垂直地将气体加速到跨音速。从重力湍流盘中分裂出来的物体应该以各种方向旋转，反映出它们的母体漩涡的随机方向。我们通过直接数值模拟表明，新塌陷碎片的结晶度可以达到45 $^\circ$。碎片之间的后续碰撞可以进一步改变重密度分布，高达90 $^\circ$或降至接近零。新发现的围绕年轻恒星的宽轨道上的超级彗星的大质量可能起源于引力湍流。倾斜旋转的碎片所处的轨道可能相对于其母盘倾斜多达20 $^\circ$，并在重力作用下将剩余物质搅动到碎裂前盘厚度的许多倍。
2021-08-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Jupiter's composition suggests its core assembled exterior to the N2 snowline
木星的大气层富含C、N、S、P、Ar、Kr和H2O，相对于太阳的丰度约为3倍。巨行星的气包层主要通过大气中固体的溶解而富集，这种恒定的富集系数令人困惑，因为上述元素中的几种预计不会在木星的馈送区中处于固相;最严重的是，Ar和N的主要载体N2只在非常低的温度下冷凝，21-26 K，与外部太阳星云有关。我们建议，一个合理的解决办法木星的均匀富集模式之谜是，木星的核心形成外部的N2和Ar雪线，超过30金，导致在太阳的组成核心的所有挥发物重于Ne。在包层吸积和星子撞击过程中，一些核心与包层混合，导致了所观察到的富集模式。我们表明，这种情况下自然产生所观察到的大气成分，即使有大量的污染，从N-穷人卵石和星子吸积在木星的最后喂养区。我们注意到，巨大的核心形成在大星云半径是一致的，通过卵石吸积，这需要核心形成外部木星的当前位置，以应对快速向内迁移的核心和信封形成过程中的气体巨核形成的最新模型。如果这种情况是普遍的，气体巨星核心的形成可能解释了在10秒到100天文单位之间的原行星盘中观察到的许多间隙。
2019-09-27 astro-ph.EP
A continuum from clear to cloudy hot-Jupiter exoplanets without primordial water depletion
已经发现了数千颗凌日系外行星，但迄今为止，对其大气层的光谱分析主要是少数系外行星和跨越相对较窄波长范围（如1.1至1.7 μm）的数据。最近的研究表明，一些热木星系外行星在其近红外光谱中的水吸收特征比预测的要弱得多。水信号的低幅度可以用非常低的水丰度来解释，这可能是一个迹象，表明水在行星形成位置的原行星盘中耗尽，但目前还不清楚这种耗尽水平是否真的会发生。或者，这些微弱的信号可能是云或薄雾遮蔽的结果，如在某些光谱中发现的那样。在这里，我们报告的结果，从10个热散射覆盖的波长范围0.3-5微米，这使我们能够解决光学散射和红外分子吸收光谱的比较研究。我们的研究结果揭示了一组不同的热彗星，表现出从清晰到多云的连续大气。我们发现，在光学和红外波长测量的行星半径之间的差异是一个有效的度量区分不同的大气类型。这种差异与水的光谱强度有关，因此在大气清晰的行星上可以看到强的水吸收线，而最弱的特征与云和薄雾有关。这一结果有力地表明，原始水在形成过程中耗尽是不可能的，云和霾是较弱的光谱特征的原因。
2015-12-14 astro-ph.EP
Composition of Jupiter irregular satellites sheds light on their origin
木星的不规则卫星具有高度偏心，倾斜和遥远的轨道，这表明它们的捕获发生在巨行星迁移之前。我们的目标是提高我们对木星不规则卫星表面成分的理解，以了解我们太阳系形成时的狭窄时间窗口。我们使用美国国家航空航天局（NASA）红外望远镜设施（IRTF）上的中分辨率0.8-5.5微米光谱仪观测了三颗木星不规则卫星，Himalia，Elara和Carme。使用线性光谱解混模型，我们约束了这三个机构的表面上的主要矿物相。我们的研究结果证实，Himalia，Elara和Carme的表面主要是不透明的材料，如在碳质球粒陨石中看到的那些。我们的近红外光谱的Himalia和Elara的光谱建模证实，它们的表面成分是相同的磁铁矿是占主导地位的mineral.A比较的光谱形状的Himalia与两个大型的主要C型小行星，忒弥斯（D 176公里）和欧罗巴（D 352公里），表明表面成分类似于欧罗巴。Carme的近红外光谱表现出高达1.5微米的蓝色斜率，与Himalia和Elara的光谱不同。我们的模型表明，它在成分上类似于无定形碳。Himalia和Elara在成分上相似，但与Carme明显不同。这些结果支持了这样的假设，即木星的不规则卫星是被捕获的天体，这些天体经历了进一步的解体事件，并根据它们相似的物理和表面成分聚集为家族。
2017-12-27 astro-ph.EP
The evolution of asteroids in the jumping-Jupiter migration model
在这项工作中，我们调查的原始带的小行星，代表了大量的无质量的测试粒子，迁移的类木行星的引力作用下的跳跃-木星模型的框架下的演化。我们进行了几次模拟，考虑测试粒子分布在主带，以及在希尔达和特洛伊集团。模拟开始时，木星和土星锁定在相互3：2的平均运动共振加上3个海王星质量的行星在一个紧凑的轨道配置。在迁移过程中，行星间的相互作用导致其中一个海王星在不到1000万年的演化中被抛出，导致木星在半长轴上跳跃了约0.3天文单位。这在所研究的小天体的总体中引入了大尺度的不稳定性。迁移阶段后，模拟扩展到4 Gyr，我们比较了模拟测试粒子的最终轨道结构与当前的小行星主带的绝对星等$H<9.7$。结果表明，为了再现现今的主带，原始带的分布在倾角上应在$\sim10^{\circ}$处达到峰值，在偏心率上应在$\sim0.1$处达到峰值。我们讨论的影响，这对大钉模型。结果还表明，无论是原始的希尔达人，还是特洛伊人，都没有在不稳定中幸存下来，证实了这样的人口必须从其他来源植入的想法。特别是，我们解决植入希尔达斯和特洛伊人从主带人口的可能性，但发现这种贡献应该是轻微的。
2015-09-22 astro-ph.EP
The Evolution and Internal Structure of Jupiter and Saturn with Compositional Gradients
气体巨行星的内部结构可能比通常假设的具有绝热温度分布的核心-包络结构更复杂。不同的原始内部结构以及各种物理过程可以导致非均匀的成分分布。非均匀的内部结构对行星的热演化和最终结构有重大影响。在本文中，我们提出了木星和土星的替代结构和演化模型，允许非绝热原始结构和混合的重元素的对流，因为这些行星的发展。我们提出了各种初始成分梯度的行星占的演变，并在土星的情况下，包括形成一个富含氦的区域，作为氦雨的结果。我们调查的稳定性与对流成分梯度的区域，并发现，在土星的氦壳保持稳定，不与其余的信封。在其他情况下，对流混合行星内部，尽管存在成分梯度，导致包层富集重元素。我们表明，木星和土星的非绝热结构（和冷却历史）是可行的。在这种情况下，内部温度比标准绝热模型高得多。我们的结论是，内部结构直接联系到行星的形成和演化历史。在解释即将到来的朱诺号和卡西尼号数据时，应该考虑木星和土星的这些替代内部结构。
2016-06-05 astro-ph.EP
Identifying close-in Jupiters that arrived via disk migration: Evidence of primordial alignment, preference of nearby companions and hint of runaway migration
本文利用行星潮汐圆化时标与年龄的比较识别盘迁移形成的近距离木星，发现其倾角截断、邻近伴星偏好及质量比凹陷等趋势，为原初排列和失控迁移提供证据。
2025-09-19 astro-ph.EP
A Universal Cloud Composition on the Nightsides of Hot Jupiters
热彗星的昼夜温度是其大气中热传输过程的特征。最近的观测表明，在很宽的平衡温度（T $_{eq}$）范围内，热彗星的夜面几乎恒定在1100 K，低于三维全球环流模式的预测值。在这里，我们调查的影响，夜侧云上观测到的夜侧温度的炎热的彗星使用气溶胶微物理模型。我们发现硅酸盐在云的组成中占主导地位，在T $_{eq}$ $\leq$ 2100 K的所有热彗星的背侧形成光学厚的云甲板。因此，观测到的夜面温度是由硅酸盐云相对于温度-压力分布的光学深度分布控制的。当夜晚的温度随着T $_{eq}$的增加而增加时，硅酸盐云被向上推，迫使观测者探测更冷的高度。云的垂直范围保持相当恒定，由于竞争的影响，增加垂直混合强度与T $_{eq}$和较高的沉积率在较高的海拔高度。这些影响，加上本质上微妙的增加，夜面温度与T $_{eq}$由于减少辐射的时间尺度在较高的星座水平导致低，恒定的夜面光球温度与观测一致。我们的研究结果表明，当夜侧云消散时，昼夜温度对比度急剧降低，夜侧发射光谱从无特征过渡到特征丰富。我们还预测，云吸收功能的夜面发射光谱的热彗星应达到$\geq$ 100 ppm，可能观察到的詹姆斯韦伯太空望远镜。
2021-07-13 astro-ph.EP
Disentangling Hot Jupiters formation location from their chemical composition
我们使用一个人口合成模型，包括卵石和气体吸积，行星迁移，和一个简化的化学方案来研究热中子星的形成。有模型提出，这些行星可以起源于雪线之外，然后通过磁盘迁移向内移动，或者在雪线内“原位”形成。这项工作的目标是验证这两种情况中的哪一种更符合卵石吸积，以及我们是否可以通过由此产生的行星C/O比和核心质量在观测上区分它们。我们的研究结果表明，对于太阳系的组成，C/O比将有所不同，但适度的两个人口之间，因为大量的碳和氧被锁定在耐火材料。在这种情况下，我们发现碳和氧丰度和核心质量之间有很强的相关性。在我们假设所有的碳和氧都在挥发物中的情况下，C/O比的变化更明显。平均而言，在雪线内“原位”形成的热对流层将具有较高的C/O比，因为它们增加了较少的水冰。然而，只有在C/O=0.8的恒星周围原位形成的热膨胀体才能有高于1的C/O比。我们最后发现，即使卵石快速吸积，在雪线之外形成热粒也要容易得多，即使在简化假设的限制下，形成这些“原位”并不是不可能的。
2017-01-26 astro-ph.EP
ASTE Observation of Jupiter's Stratospheric Composition: Detection of Carbon Monosulfide ($J$=7--6) in 19 Years After the Cometary Impact
在木星的平流层中，气态的一硫化碳（CS）是在1994年通过毫米波和紫外线观测首次发现的，是由苏梅克-列维9号彗星（SL 9）碰撞引起的产物。{To约束硫化学，在2013年，SL 9事件19年后，我们使用阿塔卡马亚毫米望远镜实验（ASTE）10米单碟望远镜在0.8 mm波长处观测到木星平流层CS $J$ =7 - 6旋转跃迁。在天线温标中成功地探测到了强度为120 mK的CS分子谱线。获得的CS总质量显示$\sim$ 90 $\%$相对于1998年观察到的降低。根据线形分析，建议CS存在于0.2 $^{+0.4}_{-0.15}$ mbar压力水平以上，这与1998年由SL 9提供的CS测定值相当，在高达2.0 mbar压力区域观察到CS。CS垂直分布与\ce{H2O}的差异及其总质量的减少可能归因于CS在木星平流层0.2毫巴以下高度区域的化学损失。
2016-10-10 astro-ph.EP
Considerations on the magnitude distributions of the Kuiper belt and of the Jupiter Trojans
通过研究柯伊伯带中冷、热星群和木星特洛伊星的绝对星等（H）分布（以下简称HD），我们发现特洛伊星是从原始外海王星微行星盘的外部捕获的证据。我们开发了一个草图模型的硬盘的内部和外部的磁盘是一致的观察到的分布和动态演化的情况下被称为“尼斯模型”。这使我们预测，热种群的HD应该具有与冷种群的HD相同的斜率（6.5 < H < 9），两者都与特洛伊人的HD的斜率一样陡。目前的数据部分支持这一预测，但需要未来的观察来澄清这一问题。由于特洛伊人的HD在H~9处翻转到一个碰撞平衡斜率，当特洛伊人仍然嵌入原始的海王星外盘时，我们的模型意味着同样的翻转应该表征柯伊伯带人口的HD，与Bernstein等人（2004）和Fuentes和Holman（2008）的结果一致。最后，我们表明，由尼斯模型施加的原始trans-Neptunian盘的总质量的约束意味着它是不可能的冷人口形成超过35 AU。
2009-03-05 astro-ph.EP
Evidence for Primordial Alignment II: Insights from Stellar Obliquity Measurements for Hot Jupiters in Compact Multiplanet Systems
本文通过 RM 效应测量紧凑多行星系统中热木星 TOI-5143 c 的恒星倾角，发现其自转-轨道排列一致，为原初排列假说提供了有力支持，表明巨大倾角源于盘后动力学相互作用。
2025-03-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Jupiter as an exoplanet: UV to NIR transmission spectrum reveals hazes, a Na layer and possibly stratospheric H2O-ice clouds
目前，透射光谱分析是探测系外行星大气化学成分最成功的技术。但这些测量的准确性受到观测限制和可能的大气成分多样性的限制。在这里，我们展示了木星的紫外-可见-红外透射光谱，就好像它是一颗过境的系外行星，通过观察它的一颗卫星，木卫三，同时穿过木星的阴影，在木卫三的日食期间由于大气中存在云（气溶胶）和霾，以及甲烷的强吸收特征，光谱显示出强烈的消光。更有趣的是，与辐射转移模型的比较揭示了一个光谱特征，我们在这里将其归因于木星平流层的结晶H2O冰。Na的原子跃迁也存在。这些结果是相关的巨型凌日系外行星的建模和解释。他们还开启了一项新技术，以探索木星大气层上层的大气成分。
2015-02-07 astro-ph.EP
Jupiter's "Cold" Formation in the Protosolar Disk Shadow: An Explanation for the Planet's Uniformly Enriched Atmosphere
大气成分为行星的形成和演化提供了有价值的线索。木星一直是研究最充分的巨行星，就其大气而言;然而，木星大气成分的起源仍然是一个谜，因为氮和惰性气体的丰度与其他元素一样高，只能来自极冷的环境。我们提出了一个新的想法来解释木星的大气成分：灰尘堆积在H $_2$ O雪线投下阴影，冷却木星轨道，使N $_2$和惰性气体可以冻结。在阴影区形成的星子或核心可以通过溶解在包层中富集氮和稀有气体，就像其他元素一样。本文用辐射转移计算方法计算了被遮蔽的原太阳盘的温度结构。然后，我们研究了木星的径向挥发分分布，并通过凝结计算预测了木星的大气成分。我们发现，目前的木星轨道附近，大约$3$ - $7~{\rm AU}$，可以作为$30~{\rm K}$冷，如果小尘埃表面密度变化的一个因素，$\gtrsim30$跨越H $_2$ O雪线。根据先前的晶粒生长模拟，如果硅酸盐晶粒比冰晶粒更脆弱，则可以通过弱圆盘湍流来实现这种条件。阴影可以引起大多数挥发性物质的冷凝，即N $_2$和Ar。我们表明，阴影固体的溶解可以解释木星大气中的元素丰度模式，即使原木星是在木星目前的轨道附近形成的。盘影可能在控制大气成分方面起着至关重要的作用。阴影的影响也影响了JWST对即将到来的系外行星大气观测的解释。
2021-06-16 astro-ph.EP
The primordial collisional history of Vesta: crater saturation, surface evolution and survival of the basaltic crust
这项工作探讨了木星早期轰击（JEB）的原始灶神星的演变，特别是在陨石坑饱和度，地壳挖掘和表面侵蚀方面的影响。这两种情况下，假设星子已经形成在一个静止的或动荡的星云进行了探讨，原始和碰撞演化的大小频率分布被认为是。获得的结果表明，如果灶神星的玄武岩表面已经形成，JEB将使其充满陨石坑，并可能将其侵蚀到数百米至数十公里的深度。在后一种情况下，由JEB引起的表面侵蚀将与灶神星的英质和闪长质层的厚度相当。然而，在全球表面侵蚀有限的情况下，大型撞击物如果太多，可以挖掘整个地壳并从vestan地幔中提取大量物质，这与目前对HED陨石的理解不一致。这似乎是这样的情况下，碰撞星子形成在一个动荡的星云和木星迁移了0.5 AU或更多。在全球范围内，所获得的结果表明，在一个静止的星云和木星经历了适度的迁移（即0.5 AU）的星子形成的情况下，是最符合我们对灶神星的理解，即使星子的情况下形成的湍流星云与木星经历有限的（即约0.25 AU）或没有迁移不能排除。然而，最近关于小行星分化的结果提出了灶神星最初拥有现在丢失的未分化地壳的可能性。在这种情况下，最受欢迎的情况是星子在静止星云中形成，木星经历了更大的迁移（即0.5 AU和1 AU之间）。
2013-09-05 astro-ph.EP
Natural separation of two primordial planetary reservoirs in an expanding solar protoplanetary disk
陨石显示非碳（NC）和碳（CC）组之间的同位素组成二分法，表明在太阳原行星盘的星子形成发生在两个不同的水库。流行的观点是，一个快速形成的木星充当了这些水库之间的屏障。在这个模型中，我们发现了一个根本的不一致：如果木星是一个有效的漂流卵石块，那么内部NC水库耗尽径向漂移几十万年。如果木星让物质通过它，那么这两个水库将混合。相反，我们证明了到达的CC卵石在内盘延迟了几百万年的粘性膨胀的原行星盘。我们的研究结果支持木星形成于外盘（>10 AU），并允许相当数量的CC物质通过它，并被类地行星吸积。
2022-04-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the Divergent Evolution of Io and Europa as Primordial Ocean Worlds
Southwest Research Institute（西南研究院）
研究木卫一和木卫二的分歧性演化，探讨其水储备和挥发物保留的差异及成因。
2025-12-18 astro-ph.EP
BOWIE-ALIGN: A JWST comparative survey of aligned vs misaligned hot Jupiters to test the dependence of atmospheric composition on migration history
BOWIE-ALIGN利用JWST透射光谱巡天比较F型恒星周围顺行与逆行热木星的大气C/O比，以检验内盘迁移对大气成分的影响，并通过噪声模拟与大气反演验证巡天灵敏度。
2024-10-21 astro-ph.EP
C/O and O/H Ratios Suggest Some Hot Jupiters Originate Beyond the Snow Line
行星宿主恒星的元素组成可以作为行星形成所在的原行星盘的原始组成的替代物。盘的温度分布决定了各种化合物的凝结前沿，尽管这些化学性质不同的区域在盘的寿命期间迁移和混合，但它们仍然可以在形成行星的成分上留下印记。与它们的宿主恒星相比，可观测到的热彗星的大气成分可能会限制它们的形成和迁移过程。我们比较了10个有热彗星的系统中测得的行星和恒星的碳和氧丰度。如果行星是由核心吸积形成的，并伴随着显著的星子吸积，并通过盘迁移，那么热木星的大气在O/H中应该基本上是超恒星的，在C/O中应该是亚恒星的。相反，然而，我们发现，目前报道的热彗星丰度一般具有超恒星的C/O比，虽然目前的不确定性报告的O/H和C/O比太大，以达到一个坚定的结论。然而，在HD 209458 b的例子中，行星的C/O比和O/H比与主星相比升高，这足以表明它的起源远远超出了冰线，主要是气体吸积和随后的无盘迁移。詹姆斯·韦伯太空望远镜的改进测量将使更多的热彗星得到更精确的测量，我们预测，根据目前的边际趋势，相当大一部分热彗星将显示出比它们的宿主更富集的C/O和更低的O/H，类似于HD 209458 b。
2016-12-19 astro-ph.EP
Global Climate and Atmospheric Composition of the Ultra-Hot Jupiter WASP-103b from HST and Spitzer Phase Curve Observations
我们目前的热相位曲线测量热木星WASP-103 b观测哈勃/WFC 3和斯皮策/IRAC。相位曲线有很大的振幅和可忽略的热点偏移，表明穷人的热量再分配到夜侧。我们适合的相位变化与一系列的气候图，并发现球谐函数模型一般提供了最佳的配合。相位分辨光谱与WFC 3带通中的黑体一致，亮度温度范围从夜侧的$1880\pm40$ K到昼侧的$2930 \pm 40$ K。昼侧光谱在斯皮策波段有一个明显更高的亮度温度，可能是由于CO排放和逆温。逆温在夜面不存在。我们检索了大气成分，发现成分是中等金属富集（$\mathrm{[M/H]} = 23^{+29}_{-13}\times$太阳）和碳氧比低于0.9在$3\,σ$的信心。与较冷的热离子交换器相反，我们没有检测到来自水的光谱特征，这归因于部分H $_2$ O解离。我们比较的相位曲线的三维大气环流模型，并发现磁阻力的影响，需要匹配的数据。我们还将WASP-103 b光谱与褐矮星和年轻的直接成像同伴进行了比较，发现这些物体具有明显更大的水特征，表明表面重力和辐照环境在塑造热彗星光谱方面起着重要作用。这些结果突出了系外行星大气的3D结构，并说明了相位曲线观测对于理解其复杂的化学和物理的重要性。
2018-06-06 astro-ph.EP
Irradiation-driven escape of primordial planetary atmospheres II. Evaporation efficiency of sub-Neptunes through hot Jupiters
利用公开可用的一维光电离流体动力学代码ATES，我们着手研究行星引力势能（$ϕ_p\equiv GM_p/R_p$）和恒星X射线和极紫外线（XUV）照射（$F_{\rm XUV}$）对中度到高度照射的气态行星（从次海王星到热彗星）的蒸发效率（$η$）的综合影响。我们表明，（已知）存在一个阈值电位，高于该阈值电位，能量有限的逃逸（即，$η\simeq 1$）是无法达到的。对于$\log ϕ_p\gtrsim \log ϕ_p^{\rm thr}\approx [12.9-13.2]$（以cgs为单位），大多数能量吸收发生在离子通过光电子碰撞获得的平均动能不足以逃逸的地方。这导致蒸发效率随着$ϕ_p$的增加而直线下降。具有$ϕ_p\lesssim ϕ_p^{\rm thr}$的行星是否表现出能量有限的外流主要受恒星辐射水平的调节。具体而言，对于低重力行星，以上$F_{\rm XUV}\simeq 10^{4-5}$尔格厘米$^{-2}$的$^{-1}$ Ly $α$损失超过绝热和平流冷却和低重力行星的蒸发效率下降低于能量有限的近似，虽然仍然在很大程度上独立于$ϕ_p$此外，我们表明，而$η$增加为$F_{\rm XUV}$增加的行星以上$ϕ^{\rm thr}_p$，相反的是真实的低重力行星。这种行为可以通过检查作为大气温度的函数的平流和辐射损失的相对分数贡献来理解。这个新的框架，使一…
2022-04-06 astro-ph.EP
Convective Mixing in Gas Giant Planets with Primordial Composition Gradients
本研究模拟巨行星演化，发现对流混合效率受初始熵控制，低熵下成分梯度可长期存在，并提出了预测混合的解析模型，强调大气成分未必代表整体成分。
2025-08-27 astro-ph.EP
On the Radius Anomaly of Hot Jupiters: Reexamination of the Possibility and Impact of Layered Convection
观测表明，相当多的热彗星具有非常大的半径。由成分不均匀性引起的分层对流被认为是热对流半径异常的原因。为了重新审视的组成不均匀性的影响，我们进行了一个演变计算，确定对流制度在每个演变的时间步长根据线性分析的标准。结果表明，在重元素丰度梯度单调的情况下，这种影响是有限的。在热对流层形成的前1个Gyr中，层状对流是不存在的，取而代之的是翻转对流的发展。超绝热的温度梯度是有限的中性稳定状态的勒杜稳定性准则。重元素质量增加的影响基本上补偿了由成分不均匀性引起的行星半径延迟收缩的影响。此外，即使在人为施加分层对流的情况下，这种机制也需要极薄的层（~ 10^1-10^3 cm）来解释观测到的半径异常。这种薄层的长期稳定性仍有待研究。因此，如果本文所采用的判据是适当的，那么仅用重元素丰度的单调梯度可能很难解释热夸克的膨胀半径。
2015-11-10 astro-ph.EP
Probing the terminator region atmosphere of the Hot-Jupiter XO-1b with transmission spectroscopy
我们在这里报告了热木星XO-1b的第一个红外光谱。这些观测是在XO-1系统的一次日食期间用哈勃太空望远镜上的NICMOS仪器获得的。在1.2和1.8微米之间的近光子噪声限制光谱学使我们能够以良好的精度确定这个热木星的行星大气的主要成分。这是第三个在近红外光谱数据中可以获得的热木星大气层。光谱显示存在水蒸气（H2O）、甲烷（CH 4）和二氧化碳（CO 2），并暗示可能存在一氧化碳（CO）。我们表明，公布的IRAC二次过境发射光度数据是兼容的大气成分在终止器确定的NICMOS光谱，与一系列可能的混合比和热配置文件;需要额外的发射光谱数据，以减少可能的解决方案的简并性。最后，我们注意到XO-1b和HD 209458 b的1.2-1.8微米透射光谱之间的相似性，这表明这两个系统除了具有相似的恒星/轨道和行星参数外，还可能具有相似的系外行星大气成分。
2010-02-12 astro-ph.EP
Obliquities of Hot Jupiter host stars: Evidence for tidal interactions and primordial misalignments
我们提供的证据表明，接近巨行星的恒星的引力最初几乎是随机的，并且经常观察到的低引力是恒星-行星潮汐相互作用的结果。证据是基于14个新的Rossiter-McLaughlin效应的测量（对于HAT-P-6，HAT-P-7，HAT-P-16，HAT-P-24，HAT-P-32，HAT-P-34，WASP-12，WASP-16，WASP-18，WASP-19，WASP-26，WASP-31，GI 436和Kepler-8系统），以及对以前观测的批判性审查。低潮汐性（良好对齐）系统是那些预期的潮汐时间尺度短，同样，高潮汐性（错位和逆行）系统是那些预期的时间尺度长。从表面上看，这一发现表明，热彗星的起源涉及动力学相互作用，如行星与行星的相互作用或Kozai效应，使它们的轨道倾斜，而不是由于与原行星盘的相互作用而螺旋上升。我们讨论了这一假设的地位和需要一个更明确的结论的意见。
2012-07-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Re-evaluating Hot Jupiter WASP-12b: An Update
热木星WASP-12 b是太阳系外最大、最热、研究最多的行星之一。我们重新审视我们最近的分析WASP-12 b的发射光谱的光的近红外光谱测量已被声称支持无论是一个以碳为主或富碳的大气成分。我们发现，这个新的光谱仍然是一致的，与一个无特征的黑体，表明一个近等温光球在行星的白天。因此，对WASP-12 b的掩星测量仍然不足以限制行星的大气成分。
2013-01-06 astro-ph.EP
The possible formation of Jupiter from supersolar gas
20多年前，伽利略号探测器对木星大气层的成分进行了现场测量，发现C、N、S、P、Ar、Kr和H2O的丰度都比原太阳值高出1.5- 5.4倍。朱诺号的测量最近证实了超太阳的N丰度，并发现O丰度比其原太阳值高出1- 5倍。在这里，我们的目标是确定的径向和时间演化的气体和固体成分的原太阳星云（以下简称PSN），以评估木星目前的组成是通过直接吸积的超太阳气体获得的可能性。要做到这一点，我们模拟的一维$α-$粘性吸积盘，其中包括径向运输的尘埃和冰粒及其蒸汽，其升华和冷凝率的演变，计算组成的PSN。我们发现，木星的信封的组成，只能从它的吸积从PSN气体（$α\le 10^{-3}$），或从蒸汽和固体的混合物（$α>10^{-3}$）解释。PSN的组成在4天文单位，即之间的位置的H $_2$ O和CO $_2$冰线，再现了一个在木星上测量的100和300 kyr之间的磁盘演变。我们的研究结果被发现与核心吸积模型兼容，在那里木星将获得其金属性的挥发物丰富的星子后期吸积，和引力坍缩的情况下，原木星的组成将是类似的PSN。
2022-04-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cloud structure and composition of Jupiter's troposphere from 5-μm Cassini VIMS spectroscopy
利用2000-2001年飞越木星的卡西尼VIMS 4.5-5.1 μm热发射光谱研究了木星对流层的组成和云结构。我们利用天底和临边暗化观测地球的夜面，并比较这些与昼面观测。虽然5 μm的亮温存在显著的空间变化，但光谱的形状在整个地球上仍然非常相似，这表明存在光谱平坦，空间不均匀的云层。我们发现，一个简单的云模型组成的一个单一的，紧凑的云是能够再现的夜侧和昼侧的光谱，受到以下限制：（i）云底位于压力为1.2巴或更低;（ii）云粒子是高度散射;（iii）云是足够的光谱平坦。使用这个云模型，我们搜索云不透明度和磷化氢深体积混合比的全球变化。我们发现，绝大多数的5 μm的不均匀性可以解释的云甲板的厚度的变化，有云区和相对无云带之间的巨大差异。VIMS的光谱分辨率相对较低，限制了对气态物质的可靠检索，但发现了一些证据，表明高纬度地区磷化氢的丰度有所提高。
2015-06-04 astro-ph.EP
Can Jupiter's atmospheric metallicity be different from the deep interior?
本文探讨了木星是否存在深层辐射层将大气与内部隔开，发现重元素吸积可导致大气富集且构型长期稳定，从而解决了内部模型与大气成分测量之间的长期矛盾。
2024-03-24 astro-ph.EP
The Impact of Cometary 'impacts' on the Chemistry, Climate, and Spectra of Hot Jupiter Atmospheres
本研究通过参数化彗星撞击模型与大气模型ATMO耦合，发现即使小撞击体也能显著改变热木星大气化学，增强水、CO等丰度并清除碳氢化合物，可能影响C/O比与行星形成位置的关联。
2024-02-08 astro-ph.EP
A Peculiar Family of Jupiter Trojans: the Eurybates
欧律贝忒斯家族是墨涅拉俄斯家族内部的一个紧凑核心，位于木星特洛伊的L4群。Fornasier等人（2007年）发现，这个家族有大量光谱平坦的天体，类似于凯龙星的半人马座和C型主带小行星。根据文献中可用的可见光谱，Eurybates家族的成员似乎是其表面有水/水冰或含水改变材料的良好候选者。为了提高我们对这个特殊家族的表面组成的了解，我们在国家伽利略望远镜（TNG）上进行了一次观测活动，获得了7个成员的近红外光谱。我们的数据显示，令人惊讶的是，没有任何光谱特征与观察到的物体表面存在水、冰或含水蚀变物质有关。模型的表面组成的尝试，证明无定形碳似乎占主导地位的表面组成的观察机构和一定量的硅酸盐（橄榄石）可能存在。
2010-04-23 astro-ph.EP
Comparative Mid-Infrared Spectroscopy of Dark, Primitive Asteroids: Does Shared Taxonomic Class Indicate Shared Silicate Composition?
本文通过比较主带小行星与木星特洛伊小行星的5-40微米中红外硅酸盐发射特征，发现多数原始主带小行星与特洛伊小行星相似，但（368）Haidea缺乏橄榄石证据，表明D型小行星硅酸盐成分差异反映了原始小行星起源的多样性。
2024-04-30 astro-ph.EP
The nature and composition of Jupiter's building blocks derived from the water abundance measurements by the Juno spacecraft
朱诺号航天器上的微波辐射计提供了对水丰度的测量结果，发现在木星近赤道区域，水丰度是原太阳氧丰度的1至5.1倍。在这里，我们的目标是结合这一最新的氧测定，这可能是更有代表性的散装丰度比伽利略探测器太阳下的值，与其他已知的测量元素丰度在木星，推导出形成条件和初始组成的积木聚集的增长的行星，并确定其信封的重元素组成。我们调查了几个情况下，在原太阳星云的冰固体形成，从纯冰的冷凝结晶的混合物的纯冷凝物和包合物在不同的比例。每一种情况都对应于一种不同的固体成分，其数量在木星的包络中进行了调整，以匹配朱诺号测量的O丰度。挥发性富集物可以与广泛的星子组合物相匹配，这些星子组合物来自仅由纯冷凝物形成的固体或几乎仅由包合物形成的固体，后一种情况提供稍微更好的拟合。木星的包层中所需的挥发物的总质量与观测到的浓缩相匹配，在4.3-39 Mearth范围内，这取决于原太阳星云中考虑的结晶情况。广泛的质量范围内的重元素来自我们的配合被认为是兼容的信封的金属丰度计算从目前的内部模型。
2021-08-23 astro-ph.EP physics.space-ph
Transitions in the cloud composition of hot Jupiters
在很大的平衡温度范围内，云塑造了热木星大气的透射光谱，但它们的组成仍然未知。最近的观测表明，一些热彗星的开普勒光变曲线是不对称的：对于最热的行星，光变曲线在二次食之前达到峰值，而对于比$\sim1900\rm\,K$冷的行星，光变曲线在二次食之后达到峰值。我们使用三维全球环流模式的热结构，以确定预期的云分布和热彗星的开普勒光变曲线。我们表明，从一个光学光变曲线为主的热发射为主的散射（反射）自然解释了观察到的趋势从负到正的偏移。对于冷行星，开普勒光变曲线的不对称性是云组成的一个迹象，因为每种云只能在一个狭窄的有效温度范围内产生偏移。通过比较我们的模型和观测结果，我们表明，云组成的热彗星可能随平衡温度。我们认为硅酸盐和硫化锰云之间的过渡发生在$1600\rm\,K$附近的温度，类似于棕矮星的L/T转变。光球层下方的云物种的冷捕获自然会产生这样的转变，并预测其他冷凝物，包括TiO类似的转变。我们预测，大多数炎热的热带气旋应该有多云的夜面，部分云量应该是常见的边缘和白天的热点应该经常是无云的。
2016-06-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Spectroscopic Evidence for a Temperature Inversion in the Dayside Atmosphere of the Hot Jupiter WASP-33b
我们提出了两个掩星的太阳系外行星WASP-33 b使用宽视场相机3（WFC 3）的HST，这使我们能够约束的温度结构和成分的昼侧大气。WASP-33 b是迄今为止发现的辐射最高的热木星，也是唯一一颗已知绕着盾牌座δ恒星运行的系外行星。我们在空间扫描模式下进行观察，以减少数据中的仪器系统效应，并消除由于恒星脉动引起的数据波动。我们最终的分箱光谱的RMS大约是光子噪声的1.05倍。我们将我们的最终光谱，以及先前公布的光度数据，与WASP-33 b的大气模型进行了比较，这些模型在温度分布和化学成分方面具有很大的范围。我们发现，这些数据需要具有富氧化学成分和在高海拔处增加的温度分布的模型。我们还发现，我们的光谱显示了过量的测量通量朝向短波长，这是最好的解释为从TiO发射。如果通过更短波长的额外测量得到证实，这颗行星将成为第一颗具有逆温的热木星，这可以肯定地归因于其白天大气中存在TiO。
2015-05-06 astro-ph.EP
A primordial origin for the composition similarity between the Earth and the Moon
地月系统的大部分性质都可以用行星胚胎与生长中的地球在吸积过程后期的碰撞来解释。模拟显示，最终聚集形成月球的大部分物质来自撞击物。然而，对地球和月球同位素组成的分析表明它们非常相似。相比之下，其他太阳系天体的组成与地球和月球有很大不同。这对大撞击假设提出了一个重大挑战，因为形成月球的撞击物被认为在成分上也与原始地球不同。在这里，我们在一系列行星吸积的模拟中跟踪生长行星的进食区，以测量形成月球的撞击物的成分。我们发现，在同一模拟中形成的不同行星具有不同的成分，但巨型撞击物的成分在系统上与它们撞击的行星更相似。很大一部分行星撞击物对具有几乎相同的组成。因此，地球和月球在成分上的相似性可能是一次晚期巨大撞击的自然结果。
2015-02-25 astro-ph.EP
Composition of Early Planetary Atmospheres I: Connecting Disk Astrochemistry to the Formation of Planetary Atmospheres
我们提出了一个模型的早期化学成分和元素丰度的行星大气的基础上累积的气态化学物质，吸积到行星形成的核心吸积从不断发展的原行星盘。宿主磁盘的天体化学是使用粘性演化磁盘模型内的电离驱动、非平衡化学网络来计算的。我们使用标准的核心吸积模型吸积气体巨行星，其轨道演化由行星陷阱控制，并跟踪吸积到原行星上的物质的化学成分。我们选择了一个基准盘模型，并在3个陷阱-水冰线，死区和热转换的行星演化。对于一个寿命为410万年的盘，我们在热转换和冰线陷阱中产生两个热中子（M = 1.43，2.67 M $_{\rm Jupiter}$，r = 0.15，0.11 AU），在死区中产生一个失败的核心（M = 0.003 M $_{\rm Jupiter}$，r =3.7 AU）。这些行星被发现与CO和H $_2$ O的混合比分别为$1.99\times 10^{-4}$，$5.0\times 10^{-4}$两个热彗星。此外，对于这些行星，我们发现CO $_2$和CH $_4$，混合比分别为$1.8\times 10^{-6}\rightarrow 9.8\times 10^{-10}$和$1.1\times 10^{-8}\rightarrow 2.3\times 10^{-10}$。这些范围与多位作者通过检测热致发光物的发射光谱推断出的混合比范围很好地对应。我们计算出冰线行星的碳氧比为0.227，热过渡…
2016-06-21 astro-ph.EP
Understanding the atmospheric properties and chemical composition of the ultra-hot Jupiter HAT-P-7b II. Mapping the effects of gas kinetics
超热蒸发器的大气通常被认为处于热化学平衡。我们的目标是提供不平衡化学地图的化学在HAT-P-7 b的大气中的全球性的理解和评估的重要性，不平衡化学UHJ。我们应用层次建模方法，利用97一维大气剖面从三维GCM的HAT-P-7 b。对于每个一维配置文件，我们评估我们的动力学云形成模型一致的化学平衡中的局部气相组成。然后，我们评估淬火结果从零级近似相比，动力学气相的方法。我们发现，估计淬火点的零级方法与全气体动力学模拟结果吻合得很好。化学不平衡对H、H $_2$ O、CH $_4$、CO $_2$、HCN和所有C $_n$ H $_m$分子的夜侧和早晨丰度影响最大;较重的C $_n$ H $_m$分子受不平衡过程的影响更大。然而，CO丰度仅受到轻微影响。虽然昼侧丰度也发生了显着变化，但HAT-P-7 b的夜间终止者周围的丰度受不平衡过程的影响最小。后一个发现可能部分解释了观测到的UHJ透射光谱与热化学平衡大气的一致性。光化学仅对分子丰度和猝灭水平产生可忽略的影响。一般来说，HAT-P-7 b大气层的淬灭点与较冷的热木星相比压力要低得多。我们提出了几种途径来寻找UHJ的不平衡过程的影响，一般来说，在不同的当地时间的丰度和不透明度测量的基础上。要将其与云的化学效应和原始非太阳丰度的化学效应完全区分开来，仍然是一个挑战。
2020-01-10 astro-ph.EP
KELT-9 and its ultra-hot Jupiter: stellar parameters, composition, and planetary pollution
KELT-9 b是一颗超热的木星，被观测到正在经历极端的质量损失。它的A0型主星有一个辐射包层，这使得它的表面层倾向于保留最近吸积的物质。为了寻找行星物质污染恒星表面的潜在迹象，我们对KELT-9进行了迄今为止最全面的化学表征。新发现的元素包括Na和Y，这两种元素以前曾在超热的木星中被发现，但没有在恒星中被研究过;这些发现完成了在恒星和行星中测量的九种元素。在比较KELT-9和类似的疏散星团恒星时，我们没有发现强烈的异常。这一发现是一致的计算光球污染占恒星混合和使用观测估计的KELT-9 b质量损失率。我们还排除了最近，短暂的密集的质量转移，如恒星摄取地球质量的系外卫星。
2022-11-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Collisional Evolution of the Primordial Kuiper Belt, Its Destabilized Population, and the Trojan Asteroids
本研究利用Boulder代码模拟原始柯伊伯带、失稳族群和木星特洛伊小行星的碰撞演化，约束碎裂定律并统一解释撞击坑、彗星SFD及行星撞击频率。
2023-07-13 astro-ph.EP
On the Composition of Young, Directly Imaged Giant Planets
在过去的十年中，在直接探测和描述与其宿主恒星相距较远的年轻自发光巨行星方面取得了重大进展。这些行星中的一些显示出不平衡过程的证据，如在其大气中的运输引起的淬火;光化学也可能很重要，尽管轨道距离很大。这些不平衡的化学过程可能会改变行星的预期成分、光谱行为、热结构和冷却历史，并可能混淆大量元素比例的测定，这为行星形成机制提供了重要的见解。使用热/光化学动力学和运输模型，我们调查在何种程度上不平衡的化学影响直接成像的巨型系外行星的组成和光谱。特定的“年轻的彗星”，如HR 8799 b和51 Eri b的结果，作为行星有效温度，表面重力，入射紫外线通量和深层大气对流强度的函数的一般趋势。我们发现，淬火是非常重要的年轻的criteriters，导致CO/CH 4和N2/NH3的比例远远大于，和H2O混合比的一个因素，几个小于，化学平衡的预测。光化学在这些行星上也很重要，二氧化碳和HCN是关键的光化学产物。当平流层温度较低时，二氧化碳成为主要成分，并且通过H2 + OH反应的水再循环在动力学上被抑制。有效温度<~ 700 K的年轻木星处于一种特别有趣的光化学状态，与凌日热木星和我们太阳系的巨行星都不同。
2016-08-30 astro-ph.EP
Connecting planet formation and astrochemistry: C/O and N/O of warm giant planets and Jupiter-analogs
（节略）行星大气的化学成分一直被认为储存了关于行星何时何地吸积其物质的信息。从理论上预测这种化学成分是将观测研究与控制行星形成的基本物理学联系起来的关键一步。作为我们以前工作中对热彗星研究的后续行动，我们提出了一个从与我们以前工作中使用的相同的小行星形成种群合成模型中提取的暖彗星种群（半长轴在0.5-4 AU之间）。我们计算的天体化学演化的原行星盘包括在这个人口预测的碳/氧（C/O）和氮/氧（N/O）比的磁盘气体，冰和耐火材料的来源，吸积极大地影响了产生的C/O和N/O在大气中的巨行星。我们确认，我们以前发现的主要序列（吸积固体质量和大气C/O之间）在很大程度上是由目前的人口合成暖彗星再现。因此，当出生盘具有太阳或更低的金属丰度时，大多数人口沿着经验推导的质量-金属丰度关系下降。由高金属丰度（[Fe/H] $>$ 0.1）的盘形成的行星导致化学性质更加分散，这可以解释在质量-金属丰度关系中发现的一些分散。结合预测的C/O和N/O比表明，木星不属于我们的合成行星群，这表明它可能不是在进入大钉之前在太阳系的内部5 AU形成的。这一结果与最近对木星大气层化学成分的分析相一致，后者表明它的大部分重元素丰度都在距离太阳数十个天文单位的地方。
2020-09-07 astro-ph.EP
Pseudo 2D chemical model of hot Jupiter atmospheres: application to HD 209458b and HD 189733b
我们已经开发了一个伪二维模式的行星大气，它考虑到热化学动力学，光化学，垂直混合，和水平运输，后者被模拟为一个统一的纬向风。我们已经将该模型应用于热彗星HD 209458 b和HD 189733 b的大气。采用的涡流扩散系数计算以下的行为被动示踪剂在三维大气环流模型，这导致涡流值显着低于以前的估计。我们发现，由于各种物理和化学过程的相互作用，这两个热彗星大气中分子随高度和经度的分布是复杂的。大部分分子的分布是由强烈的纬向风和有限的垂直运输范围驱动的，导致化学成分随经度的重要均匀化。一般来说，分子丰度水平淬灭到最热昼侧区域的典型值，因此较冷的昼侧区域的成分被较暖昼侧区域的成分高度污染。因此，甲烷的丰度仍然很低，甚至低于先前一维模型的预测，这可能与HD 209458 b向阳面观测推断的高甲烷含量相冲突。丰度的重要纵向均匀性的另一个结果是，化学成分的变化对发射光谱随相位的变化以及从凌日入口到出口的透射光谱的变化几乎没有影响，光谱中的这些变化主要是由于温度的变化而不是行星不同侧面之间的成分变化。
2014-03-11 astro-ph.EP
Accretion of Jupiter's atmosphere from a supernova-contaminated molecular cloud
如果木星和太阳都是直接从同一个混合良好的原太阳星云形成的，那么它们的大气成分应该是相似的。然而，对木星对流层的直接采样表明，它富含C、N、S、Ar、Kr和H2O等元素，相对于太阳而言是2-6倍。大多数现有的模型来解释这种富集需要一个极冷的原太阳星云，使这些重元素凝聚，并不容易解释这些物种之间观察到的变化。我们发现，木星的大气成分可以解释，如果太阳系的磁盘不均匀地吸积少量的丰富的物质，如超新星喷出物从星际介质在木星的形成。我们的结果与地球物质中的同位素异常相似，但要大得多，这些异常表明太阳系是由多个不同的物质库同时与一个或多个附近的超新星形成的。这种时间和空间的不均匀性在太阳系形成时可能很常见，而不是云具有纯粹混合良好的“太阳星云”成分。
2011-12-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Impact of Jupiter's heating and self-shadowing on the Jovian circumplanetary disk structure
本文通过二维准静态盘模型和灰大气辐射转移方法，揭示木星周行星盘自遮蔽在约10个木星半径处形成约100 K温降的冷阱，并可能影响伽利略卫星的组成与形成。
2024-11-21 astro-ph.EP
Rotation reduces convective mixing in Jupiter and other gas giants
针对气态巨行星原始成分梯度长期留存的问题，本研究提出行星自转是关键影响因素，通过理论与模拟证实自转大幅降低对流速度与混合效率，为木星、土星未完全混合提供了新解释。
2023-05-22 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
A Detection of Water in the Transmission Spectrum of the Hot Jupiter WASP-12b and Implications for its Atmospheric Composition
对系外行星的详细描述已经开始产生对它们的大气特性的测量，这些特性限制了行星的起源和演化。例如，过去对热木星WASP-12 b的昼侧发射光谱的观测表明，它的大气具有很高的碳氧比（C/O $>$ 1），这表明它的形成途径与通常认为的巨行星不同。在这里，我们报告了一个精确的近红外透射光谱的WASP-12 b的基础上，六个过境观测与哈勃太空望远镜/宽视场相机3。我们bin的数据在13分光光度的光变曲线从0.84 - 1.67 $μ$ m和测量的过境深度的中位数精度为51 ppm。我们检索的大气属性使用的透射光谱，并找到强有力的证据吸水（7 $σ$信心）。这一发现标志着第一个高置信度的光谱识别WASP-12 b大气中的分子。检索到的1 $σ$水体积混合比介于$10^{-5}-10^{-2}$（与C/O $>$ 1一致）和2 $σ$之间。然而，我们也引入了一个新的检索参数化，适合的C/O和金属丰度的假设下的化学平衡。通过这种方法，我们在$1\,σ$下将C/O约束为$0.5^{+0.2}_{-0.3}$，并在$>3σ$置信度下排除富碳大气成分（C/O $>1$）。进一步的观测和对行星的全球热结构和动力学的建模将有助于解决我们推断的C/O和以前的约束之间的紧张关系。我们的研究结果强调了通过多种观测技术获得高精度数据的重要性，以便获得对系外行星大气化学和物理的强大约束。
2015-10-17 astro-ph.EP
The Transit Spectra of Earth and Jupiter
近年来，天文学家对“热彗星”（如HD 189733 b）的凌日进行了大量观测，并对它们进行了建模，以得出大气结构和成分。随着测量技术的改进，像GJ 1214 b这样的“超级地球”的凌日光谱正变得越来越受约束，允许模型大气也适合这类行星。虽然目前还不可能限制像地球这样的小行星或像木星这样的冷行星的大气状态，但这可能在未来几十年内变得实用，如果是这样，确定我们可以从这些测量中推断出什么是有意义的。在这里，我们已经建立了大气模型的太阳系行星从0.4 - 15.5微米，是一致的地面和卫星观测，并从这些计算的主要过境和二次日食光谱（相对于太阳和典型的M-矮星），将观察到一个“远程天文台”，许多光年远。从这些光谱中，我们测试目前的检索模型可能推断出他们的大气，并将其与“地面真相”进行比较，以评估：a）在过境光谱观测的固有不确定性; b）初级过境和次级日食光谱的相对优点;和c）直接成像光谱的优点。我们发现，二次日食不能提供足够的信息，但一次凌日可以提供更好的信息。我们发现，木星在太阳前面的一次凌日可能被用来确定温度和平流层成分，但对于地球来说，只有当它绕着一颗M矮星运行时，才能确定平均大气成分。对于这两颗行星，我们注意到，直接成像与足够的零的光从母星提供了最好的方法来确定这类行星的大气特性。
2014-08-18 astro-ph.EP
Revelations on Jupiter's Formation, Evolution and Interior: Challenges from Juno Results
朱诺号任务彻底改变并挑战了我们对木星的理解。随着朱诺号过渡到其扩展任务，我们回顾了木星内部结构的主要发现，这些发现与了解木星的形成和演变有关。朱诺号对木星内部结构的研究结果表明，这颗行星具有成分梯度，因此是非绝热的，具有复杂的内部结构。这些新结果意味着，目前木星形成和演化的模型需要修改。在本文中，我们讨论了潜在的形成和演化路径，可以导致一个内部结构模型与朱诺数据一致，以及它们提供的约束。我们注意到，标准的核心吸积形成模型，包括行星生长过程中的重元素富集是一致的内部是不均匀的组成梯度在其内部深处。然而，这种形成模型通常预测这个区域，可以被解释为原始的稀释核心，被限制在木星总质量的10%左右。相比之下，适合朱诺数据的结构模型意味着该区域包含30%或更多的质量。解释这个扩展区域起源的一种方法是通过调用一个相对较长的（约200万年）形成阶段，在这个阶段中，不断增长的行星吸积气体和微行星延迟了失控的气体吸积。或者，木星模糊的核心可能是巨大撞击或对流后形成的结果。这些新的场景需要一些特殊和具体的条件。这些条件的清晰度可能来自未来对其他恒星周围行星形成区域的高分辨率观测，来自对太阳系外巨行星系统的观测和建模架构，以及未来朱诺号在其扩展任务期间获得的数据。
2022-02-21 astro-ph.EP
The Challenge of Forming a Fuzzy Core in Jupiter
最近的木星结构模型与朱诺重力数据相匹配，表明这颗行星在其内部深处有一个富含重元素的扩展区域，即所谓的稀释/模糊核心。这一发现提出了一个问题，即什么可能的形成途径会导致这种结构。我们模拟木星的形成和长期演变，从失控的气体吸积之前的后期形成开始。我们考虑的形成场景包括原始成分梯度，以及随着原木星迅速获得其气体包层而建立的梯度。然后，我们跟随木星的演变，因为它冷却和收缩，特别关注内部的能量和物质运输。我们发现，我们考虑的情况下，没有导致一个模糊的核心，是兼容的内部结构模型。在所有的情况下，木星的大部分信封成为对流和充分混合后，最多几百万年。这是真的，即使当我们考虑的情况下，气体吸积导致一个寒冷的行星，大量的重元素吸积。因此，它的结论是，这是非常具有挑战性的解释木星的稀释核心从标准的形成模型。我们建议未来的工作应该考虑更复杂的形成途径，以及可能导致木星当前状态内部结构的其他物理过程的建模。
2020-05-12 astro-ph.EP
Jovian Early Bombardment: planetesimal erosion in the inner asteroid belt
小行星带是了解太阳系历史的一扇敞开的窗户，因为它保存了其形成过程和长期演化的记录。今天小行星的祖先形成于太阳星云，几乎与巨行星同时代。产生第一代小行星的实际过程是不确定的，在很大程度上取决于太阳星云的物理特性，不同的设想产生了非常不同的初始大小-频率分布。在这项工作中，我们调查的影响，木星的形成，可能是第一个巨大的行星形成的原始小行星带的演变。木星的形成引发了一段短暂但强烈的原始撞击，这是以前无法解释的，这导致了小行星带早期碰撞演化的增强。我们的研究结果表明，这种木星早期轰击造成的侵蚀或破坏的机构小于一个阈值大小，这强烈依赖于原始星子的大小频率分布。如果小行星带主要是直径小于100公里的微行星，那么原始撞击就会造成直径小于200公里的天体被侵蚀。如果小行星带被较大的星子所控制，撞击将导致500公里大的天体被摧毁。
2012-02-22 astro-ph.EP
