Planetesimal Compositions in Exoplanet Systems
我们已经使用了最近的调查组成的系外行星的宿主恒星，以调查在这些系统的拱星星云的雪线以外形成的星子凝聚物质的预期组成。在主要的固体形成元素中，我们发现，对于太阳，C和O丰度（特别是C/O丰度比）对这些系统中形成的冰质星子的组成影响最大。计算使用自洽模型的冷凝顺序挥发性冰从星云气体后，难熔（硅酸盐和金属）相冷凝。由此产生的比例的耐火相和冰的星云温度结构和氧化还原条件的范围内计算。亚太阳能C/O系统中的微行星应该富含水冰，耐火材料的含量低于太阳质量，而在超太阳能C/O系统中，微行星应该有更高的耐火材料含量，在某些情况下几乎没有水冰。含碳的挥发性冰和笼形物也变得越来越重要，随着C/O的增加，这取决于假设的星云温度。星云外部早期凝聚物的这些成分变化对于这些系统中的柯伊伯带、巨行星的冰冷卫星以及巨行星大气中挥发物和重元素的富集（超过恒星值）具有重要意义。
2012-08-16 astro-ph.EP
Climatic Effects of Ocean Salinity on M Dwarf Exoplanets
本文利用ROCKE-3D模型模拟海洋盐度对G型恒星与M矮星行星气候的影响，发现M矮星行星的海冰响应更线性且升温较弱，高盐度仅适度增强其抗雪球冰期能力。
2024-08-08 astro-ph.EP
Observational constraints on the formation and evolution of Neptune-class exoplanets
在系外行星中，小规模的人口构成了主要的一个，具有各种各样的性质和成分，从岩石到气体为主的信封。虽然其中很大一部分的质量和半径与海王星相似或更小，但没有一个与我们的冰巨星在轨道周期和绝缘方面具有共同的特性。这些系外行星属于多行星系统，其中行星在AU的前十分之一范围内紧密排列，并且经常受到来自其主恒星的强烈辐射。它们的形成过程、随后的演化和命运仍然存在争议，并引发了行星形成模型的新发展。本文回顾了这个扩展样本的行星半径之间的$\sim$ 1.6和4.0 $_\oplus$的特点和性质。尽管我们仍然缺乏真正的海王星/天王星类似物，但这些系外行星为我们提供了关键的观测约束，使我们的冰巨星的形成能够被置于一个比我们的太阳系的唯一例子更普遍的框架中。
2021-01-20 astro-ph.EP
Warm Saturns: On the Nature of Rings around Extrasolar Planets that Reside Inside the Ice Line
我们讨论了可能存在于太阳系外行星周围的光环的性质。根据太阳系中气体巨星周围环的一般性质，我们推断出位于冰线内的系外行星周围环的可能性质。由于它们靠近它们的主恒星，围绕这些系外行星的环必须主要由岩石材料组成。然而，我们发现，尽管与冰相比，岩石的密度更高，但大多数观测到的太阳系外行星具有可靠的半径测量，具有足够大的罗氏半径来支持环。对于目前已知的凌日系外行星，坡印廷-罗伯逊阻力在$10^8$年的时间跨度内不会显著改变单个环粒子的动力学，只要它们的尺寸超过1 m。此外，我们表明，显着较小的环粒子可以存在于光学厚环，我们发现典型的环寿命范围从几倍$10^6$到几倍$10^9$年。最有趣的是，我们发现许多环可能具有非平凡的拉普拉斯平面，这是由于系外行星靠近其宿主恒星而导致的轨道四极效应增加，从而限制了环观测中太阳系外行星的$J_2$。这是特别令人兴奋的，因为行星的$J_2$揭示了其内部结构的信息。此外，从扭曲的环测量系外行星的扁率和它的$J_2$，将共同限制它的自转周期。根据我们已经推导出的太阳系外行星环的约束条件，我们预计，环探测的最佳候选者将来自开普勒航天器对半长轴为$\sim 0.1$ AU或更大的太阳系外行星的过境观测。
2011-04-19 astro-ph.EP
Theoretical Spectra of Terrestrial Exoplanet Surfaces
我们调查光谱的无空气的岩石系外行星的理论框架，自洽地对待反射和热辐射。我们发现，太阳系外行星上的硅酸盐表面可以通过在7 - 13 μm和15 - 25 μm的热发射带中突出的Si-O特征进行光谱检测。由于硅酸盐特征的亮度温度的变化可以高达20 K的无空气地球模拟，和硅酸盐特征是足够宽的大气特征与相对高分辨率的光谱区分。因此，表面特征提供了一种明确识别岩石系外行星的方法。此外，还可以通过该行星在近红外宽波段的反射光谱来识别特定的岩石表面类型。观测的一个关键参数是K带和J带几何曲率（A_g（K）-A_g（J））之差：A_g（K）-A_g（J）> 0.2，表明地球表面一半以上的区域有丰富的镁铁质矿物，如橄榄石和辉石，即来自岩浆洋或高温熔岩的原生地壳; A_g（K）-A_g（J）< -0.09表明该行星的一半以上的表面被水冰或水合硅酸盐覆盖或部分覆盖，这意味着其表面上存在或过去存在水。此外，表面水冰可以通过低于J-波段几何冰度的H-波段几何冰度来具体区分。通过透射光谱对大气物种进行分子识别，可以将地表特征与可能的大气特征区分开来。因此，我们提出，系外行星的中红外光谱可以检测岩石表面，近红外光谱可以识别超镁铁表面，水合表面和水冰。
2012-04-06 astro-ph.EP
Water ice lines and the formation of giant moons around super-Jovian planets
大多数已知质量的系外行星与类太阳恒星的距离都比木星重，这就提出了一个问题，即这些行星是否伴随着可探测的、可能适合居住的卫星。在这里我们模拟了超级类木行星周围的吸积盘，发现可以形成质量与火星相似的巨型卫星。我们的研究结果表明，伽利略卫星是在木星吸积的最后阶段形成的，当时环绕木星的圆盘足够冷。但是，与其他研究相反，我们的假设表明，木星仍然是从环日盘喂养，它的主要卫星不可能在环日星云完全光蒸发后形成。为了抵消由于I型迁移导致的卫星进入行星的稳定损失，我们提出木星和超木星系外行星周围的水冰线充当了卫星的迁移陷阱。然而，在10^4年内的间隙打开期间，热量转换穿过圆盘，这使得它们作为月球陷阱的效率低下。这表明了行星和月球形成的根本区别。我们发现，在超级类木行星周围大约15 - 30木星半径处，可以形成比已知最小的系外行星还要大的冰卫星。它们的大小意味着开普勒和柏拉图太空望远镜以及欧洲极大望远镜都可以探测到。
2015-05-05 astro-ph.EP
An ice giant exoplanet interpretation of the anomaly in microlensing event OGLE-2011-BLG-0173
我们分析了微透镜事件OGLE-2011-BLG-0173，它显示了由主透镜引起的微透镜事件结束时的小扰动。我们认为二元透镜和二元源模型，我们探讨他们的退化，其中一些以前没有被承认。有两类二元透镜解，一类质量比为$q\approx4\times10^{-4}$，间距为s~4.6，另一类质量比为q~0.015，间距为s~0.22，即在行星区都有伴星。我们用贝叶斯分析方法寻找解，发现s~4.6族是优解，天王星质量约为4 M，轨道约为10 AU。简并是由于缺乏关于异常的信息而产生的，这表明高节奏的观测对于描述宽轨道微透镜行星是必不可少的。因此，我们预测，计划中的WFIRST微透镜调查将不太容易发生这些退化比正在进行的地面调查。我们讨论了已知的低质量，宽轨道的同伴，我们注意到，对于最大的投影分离的质量比是高（与棕矮星同伴一致）或低（与天王星类似物一致），但中间的质量比（木星类似物在宽轨道上）尚未被检测到，尽管事实上，这样的行星的灵敏度应该高于天王星类似物。因此，这是一个巨大的冰巨大的沙漠在广泛的分离存在的初步证据。另一方面，由于其固有的低检测灵敏度，天王星类似物可能无处不在。
2018-08-14 astro-ph.EP
Tidal Heating and the Habitability of the TRAPPIST-1 Exoplanets
上下文对围绕超冷M矮星TRAPPIST-1运行的七颗行星的质量和半径的新估计允许改进它们的成分、潮汐耗散加热和固体对流去除潮汐热的模型。目标。在这里，我们计算由于太阳辐射和潮汐加热的热通量的内部四个行星。方法.我们应用麦克斯韦粘弹性流变学计算潮汐响应的行星使用的粘度和刚性的金属，岩石，高压冰和液态水/冰I层的体积加权平均。结果我们表明，TRAPPIST-1d和e可以避免进入失控的温室状态。行星e是最有可能支持可居住环境的行星，它的地面温度与地球相似，可能还有液态水海洋。如果行星d的表面反射率至少和地球一样高，它也可以避免温室效应失控。行星b和c离恒星较近，其热通量高到足以引发失控的温室效应，并支持其岩石层表面的火山活动，使其温度过高，不适合生命存在。行星f、g和h距离恒星太远，无法经历显著的潮汐加热，并且可能有固体冰表面，可能有地下液态水海洋。
2019-02-11 astro-ph.EP
A second visit to Eps Ind Ab with JWST: new photometry confirms ammonia and suggests thick clouds in the exoplanet atmosphere of the closest super-Jupiter
Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Heidelberg University（海德堡大学）；Leiden University（莱顿大学）
JWST观测证实Eps Ind Ab大气中存在氨并暗示厚云，重新拟合轨道并发现更新的质量和偏心率。
2026-03-09 astro-ph.EP
1I/'Oumuamua as an N2 ice fragment of an exo-Pluto surface: I. size and compositional constraints
星际天体1I/'Oumuamua的起源一直无法解释。我们进行计算的非重力加速度，将经历由一系列不同的冰组成的机构，并证明，由N2冰组成的机构将满足现有的约束条件的非重力加速度，大小和体积，以及缺乏可检测的排放的CO或CO2或灰尘。我们发现'Oumuamua很小，在距离太阳1.42天文单位的观测时尺寸为45 m x 44 m x 7.5 m，具有0.64的高散射度。这与冥王星和海卫一等天体的N2表面一致。我们估计'Oumuamua'大约在0.4 - 0.5 Gyr前从一个年轻的恒星系统中喷出，可能在英仙座臂中。像'Oumuamua'这样的物体可能直接探测到一种迄今未观测到的系外行星类型的表面成分："外冥王星"。在一篇配套论文（Desch & Jackson，2021）中，我们证明了在其他恒星系统中，像柯伊伯带所经历的那样的动力学不稳定性可能会产生并喷射出大量的N2冰碎片。“Oumuamua可能是带给我们的第一个系外行星样本。
2021-03-16 astro-ph.EP
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
1I/'Oumuamua as an N2 ice fragment of an exo-pluto surface. II. Generation of N2 ice fragments and the origin of 'Oumuamua
星际天体1I/'Oumuamua的起源一直无法解释。在一篇配套论文（Jackson & Desch，2021）中，我们表明，在观测时，一个轴为45 m x 44 m x 7.5 m的N2冰体将与其非重力加速度相一致，并且缺乏观测到的CO或CO2或尘埃。在这里，我们证明了对类冥王星柯伊伯带天体（KBO）表面的撞击会产生并喷射出约10^14个碰撞碎片-其中大约一半是H2O冰碎片，一半是N2冰碎片-由于动力学不稳定性耗尽了原始柯伊伯带。我们显示了这些数字和频率之间的一致性，我们将观察星际物体，如1I/'Oumuamua，和更多的彗星状物体，如2I/鲍里索夫，如果其他恒星系统喷射这样的物体与效率一样的太阳;我们推断，分化KBO和动力学不稳定性，喷射冲击产生的碎片可能是太阳系外系统之间的近普遍。银河系的宇宙射线会侵蚀这些超过4.5 Gyr的碎片，因此碎片是长周期奥尔特彗星的一小部分（约0.1%），但C/2016 R2可能是一个例子。我们估计'Oumuamua'大约在0.4 - 0.5 Gyr前从一个年轻（约10^8年）的恒星系统中喷出，我们推测它位于英仙座臂。像'Oumuamua'这样的天体可能直接探测到一种迄今未观测到的系外行星类型的表面成分："系外冥王星"。“Oumuamua可能是带给我们的第一个系外行星样本。
2021-03-16 astro-ph.EP
Breaking up with the continuous exoplanet mass-radius relation
基于1053颗系外行星数据，使用正交距离回归构建了经验幂律质量-半径-温度关系，发现行星状态非连续地分为三个区域，并证明木星型行星的质量可仅由平衡温度稳健估计。
2023-10-25 astro-ph.EP
Fourier spectra from exoplanets with polar caps and ocean glint
系外行星微弱的轨道相位相关反射信号包含了行星表面的信息，如类地行星上大陆和海洋的分布。这种光变曲线通常在时域中进行研究，但由于来自静止表面的信号是（准）周期性的，傅立叶级数的分析可以提供一种替代的补充方法。我们研究了简单几何构型的反射光变曲线的傅里叶光谱。取决于它的大气特性，一个在宜居带的旋转行星可能有圆形的极地冰盖。另一方面，潮汐锁定的行星可能有对称的圆形海洋面对恒星。这些情况很有趣，因为冰盖边缘的高对比度和海洋中主星的闪烁可能会产生可识别的轨道周期性光变曲线，这也可以在傅立叶域中解释。我们推导出一个简单的一般表达式的准周期光变曲线的傅立叶系数的朗伯行星表面的的朗伯映射。计算了理想情况下的光变曲线及其光谱的解析表达式，并研究了光谱峰对关键参数倾角、结晶度和帽尺寸的依赖关系。
2015-06-08 astro-ph.EP
Evidence for ultra-water-rich ammonia hydrates stabilized in icy exoplanetary mantles
该研究发现氨半水合物与冰VII在高压高温下反应可生成超富水氨水合物（如NH3·6H2O），并证明富水氨水合物在1-2倍地球质量系外行星冰幔中普遍稳定存在，其与冰VII的浮力差异可能导致化学分层并影响行星热演化。
2025-08-16 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
The Vegetation Red Edge Biosignature Through Time on Earth and Exoplanets
陆地植被在近红外波段的高反射率，即植被红边（VRE），经常被引用为系外行星表面植被的光谱生物特征。VRE仅是对当今地球的圆盘集成观测的反射率的百分之几的变化。在这里，我们表明，地球的VRE的强度在过去5亿年的陆地植物进化中有所增加，并可能随着太阳光度的增加和地球变暖而继续增加，直到植被覆盖减少，或者地球的大气层变得不透明。早期的植物，如苔藓和地钱，在5亿至4亿年前在陆地上占主导地位，产生较弱的VRE，大约是现代植被的一半。我们将探讨如何在陆地植物的变化，以及地质变化，如冰覆盖在冰河时代和间冰期，通过地球的地质过去影响VRE的可探测性。我们的研究结果表明，VRE在地球上陆地植物的进化历史中有所不同，如果更热的气候条件占主导地位，那么未来可能会继续变化，从而促进植被的传播。我们的研究结果表明，更古老、更热的类地行星是寻找VRE特征的好目标。此外，热的系外行星和干燥的有水的系外行星可能是成功探测植被生物特征的最佳目标。除了强烈的红色边缘，这些行星上较低的云分数和低水平的大气水蒸气可以使其更容易检测到表面特征。
2018-09-24 astro-ph.EP
A 1D microphysical cloud model for Earth, and Earth-like exoplanets. Liquid water and water ice clouds in the convective troposphere
恒星和系外行星的大气层之间的一个显着差异是后者大气层中存在凝聚粒子（云或雾）。本文的主要目标是发展一个自洽的微物理云模式，用于一维大气程序，它可以再现一些观测到的地球的属性，如平均湿度，地面温度，和全球能量收支。云模型的设计是计算效率高，易于实现，并适用于广泛的大气参数的行星在宜居带。我们使用一个一维的，无云，辐射对流，光化学平衡代码最初开发的Kasting，巴甫洛夫，塞古拉，和合作者作为我们的多云大气模型的基础。云模型是基于气象学界对地球云所使用的模型。模型的自由参数为凝结核的相对湿度、数密度和降水效率。在一维模型中，云覆盖率不能自洽确定，因此我们将其视为自由参数。我们将该模型应用于地球（气溶胶数密度为100 cm^-3，相对湿度为77%，液态云占比为40%，冰云占比为25%），发现需要0.8的降水效率才能重现地球的降水量、平均地面温度和全球能量收支。我们进行模拟，以确定如何的云模型的自由参数的影响，一个星球的温度和气候。我们发现行星气候对液态水云分数和降水效率的变化最为敏感。我们的云模型的优点是，云的高度和液滴的大小是自洽计算，这两者都影响气候和太阳系外行星。
2012-08-24 astro-ph.EP physics.ao-ph
Exoplanet Volatile Carbon Content as a Natural Pathway for Haze Formation
本文提出烟尘线是行星形成盘中的关键位置，模拟了从烟尘线与水冰线之间获取物质的富硅行星，发现其地幔富还原碳而贫水，排气可在紫外辐射下自然产生遮蔽性大气霾，并指出这类行星在银河系中可能普遍存在且影响宜居性。
2023-05-08 astro-ph.EP
Melting and metallization of silica in the cores of gas giants, ice giants and super Earths
在气体巨星、冰巨星和现在发现的质量高达地球质量数倍的类地系外行星的核心所遇到的条件下，硅酸盐的物理状态和性质仍然是未知的。在这里，我们报告的二氧化硅，SiO $_2$，高达4 TPa和约20，000 K的性能的理论预测使用第一性原理分子动力学模拟的基础上密度泛函理论。对于在超级地球和冰巨人中发现的条件，我们表明，二氧化硅仍然是一个不良的电导体高达10兆巴，由于增加的Si-O协调与压力。对于木星和土星的核心，我们发现MgSiO $_3$硅酸盐不仅分解成MgO和SiO $_2$，如以前的研究所示，但这两个阶段可能已经分化，导致一个核心的液体SiO $_2$和固体（Mg，Fe）O。
2014-08-17 astro-ph.EP
Exoplanet Science Priorities from the Perspective of Internal and Surface Processes for Silicate and Ice Dominated Worlds
太阳系外行星的天体物理学是一个经常被认为是短期观测无法触及的科学课题。这一现实绝不会削弱地球物理现象在塑造行星结果方面的核心作用，从形成到热和化学演化，再到表面和近表面可居住性的许多问题。我们强调，为了平衡地了解太阳系外行星，重要的是要超越当前观测工具的自然偏差，并积极寻求独特的途径，在内部组件更直接访问之前的长期过渡期间尽可能好地了解系外行星内部。这些途径包括但不限于：（a）加强理论和数值建模，（b）对关键材料特性进行实验室研究，（c）通过对大气和轨道特性留下的印记进行间接推断来测量地球物理特性，以及（d）有目的地使用太阳系天体探索，因为它在比较行星学和系外行星类似物方面具有价值。打破当地太阳系探索的障碍，包括研究地球自己的内部深处，与太阳系外行星研究分开并在财政上竞争，可能会大大提高太阳系外行星物理学所需的科学进步速度。随着未来几年已知的岩石和冰系外行星数量的增加，我们预计对“外地球科学”专业知识的需求将以惊人的速度增长。我们强调的关键主题，包括：冰壳下的水海洋如何可能占主导地位的总可居住性，我们的银河系体积，如何自由浮动的游牧行星可能经常获得可居住的地下海洋放射性核素衰变的支持，以及如何深入内部可能会严重通过发电机驱动的磁场与大气质量损失相互作用。
2018-04-13 astro-ph.EP physics.geo-ph
The Response of Planetary Atmospheres to the Impact of Icy Comets I: Tidally-Locked exo-Earths
本研究通过耦合彗星撞击模型与三维地球系统模型，模拟了2.5公里冰彗星撞击潮汐锁定类地系外行星的大气响应，发现水是驱动大气化学和组成长期变化的主要因素，并可能影响行星宜居性。
2025-02-25 astro-ph.EP
Exoplanet Chemistry
我们太阳系中的类地行星和气态巨行星可能代表了其他恒星周围行星的一些原型;系外行星是因为大多数恒星的元素丰度与我们的太阳相似。太阳系的行星至少代表了四种化学行星类型，这取决于形成它们的阶段：由岩石（金属加硅酸盐）构成的类地行星，由岩石和冰构成的冥王星行星，由岩石和冰构成的海王星巨行星，氢和氦含量低，以及由岩石和冰构成的木星气体巨行星，氢和氦含量接近太阳。行星的组成与行星吸积盘中的化学分馏有关。描述了这些分馏的化学示踪剂。许多已知的系外行星都是气体巨行星，质量可达几个亿亿万倍，它们的大气化学性质与褐矮星相当。在靠近其宿主恒星的轨道上的系外行星可能类似于热棕矮星（L-矮星）。行星从其宿主接收的辐射较少，可能比富含甲烷的T型矮星更多。描述了这些高温和低温气体巨行星中氧化物、金属、硫化物和盐凝结形成的云层及其化学示踪物。
2010-05-07 astro-ph.EP
The Ice Coverage of Earth-like Planets Orbiting FGK Stars
围绕FGK恒星运行的宜居行星的光度和光谱特征可能会受到表面冰覆盖的调制。为了估计它的频率和位置，我们用一维能量平衡模型模拟了假设行星的气候，并假设这些行星具有与现代地球相似的性质（质量，地理，大气）。我们首先模拟了具有固定旋转轴和圆形轨道的行星，发现绝大多数（>90%）具有可居住表面的行星没有冰。对于有部分冰覆盖的行星，冰盖（位于两极的年际冰）的参数空间大约与“冰带”（位于赤道的年际冰）一样大，但冰带只存在于陆地上。然后，我们进行了模拟，通过强迫正弦轨道和旋转振荡的频率和振幅范围内模仿来自其他行星的扰动。我们假设最初的无冰表面，并设置初始偏心率分布，以反映已知的系外行星，而初始偏心率分布匹配行星形成的预测，即有利于90度。对于这些动态的情况下，我们再次发现，约90%的宜居行星是免费的表面冰的冰的覆盖范围的假设。围绕F矮星运行的行星有冰冠的可能性是冰带的三倍，但围绕K和G矮星运行的行星有冰带的可能性是冰冠的两倍。在某些情况下，行星表面的冰可以在赤道和极地之间循环。未来对可居住行星的直接成像调查可能能够验证这些预测。
2021-12-06 astro-ph.EP
Geophysical Classification of Planets, Dwarf Planets, and Moons
本文提出了一个描述系外行星、太阳系行星、矮行星和球卫星地球物理特征的行星质量标度和组成码系统。组成类别描述了行星体的岩石、冰和气体性质。行星质量尺度包括五个质量等级，其质量上限和质量下限来自于最近对系外行星质量半径和质量密度关系的研究，以及太阳系中行星、矮行星和球形卫星的物理特征。组合的质量和组成代码提供了地球物理分类，可以将系外行星的全球质量和组成特征与太阳系的行星、矮行星和球形卫星进行比较。该系统是灵活的，可以与表征行星的其他物理，动力学或生物特征的附加代码相结合。
2017-05-27 astro-ph.EP
The Interior Dynamics of Water Planets
探测到的超级地球的目录不断扩大，需要在大量水层的情况下对其属性进行理论研究。这项工作考虑这样的水行星的质量和水团的质量分数（2至5 M_地球，0.02%至50% H2 O）的范围。首先，我们模拟的热量和动力学结构的近表面的冰和海洋表面，找到单独的制度，预计地球将保持一个地下液体海洋，并在那里预计将展示冰构造。根据对地面温度、热通量和重力的估计，新发现的系外行星可能属于这些区域之一。其次，我们构建了一个参数化的对流模型的底层冰地幔的更高的冰相，发现从硅酸盐铁核心释放的物质应该穿越冰地幔的时间尺度为0.1至100兆年。给出了冰幔翻转时间和行星半径对总质量和水团质量分数的依赖关系。最后，我们讨论了这些内部过程对大气观测的影响。
2010-01-17 astro-ph.EP
Probing the interiors of the ice giants: Shock compression of water to 700 GPa and 3.8 g/ccm
最近，已确认的太阳系外行星系的数量有了巨大的增加。我们对它们形成的理解与系外行星内部结构模型有关，这些模型依赖于轻元素和水等化合物的状态方程。在这里，我们提出了前所未有的准确性，水的冲击压缩数据表明水的状态方程中常用的行星建模显着高估的压缩性在行星内部的相关条件。此外，我们表明，在这些条件下，它的行为，包括反射率和等熵响应，是很好地描述了最近的第一性原理为基础的状态方程。这些发现主张将这种水模型用作海王星，天王星和“热海王星”系外行星的建模标准，并应提高我们对这些类型行星的理解。
2012-01-12 astro-ph.EP physics.plasm-ph
Separating gas-giant and ice-giant planets by halting pebble accretion
在太阳系中，巨行星有两种类型：“气态巨行星”（木星和土星），有大量的气体外壳;“冰态巨行星”（天王星和海王星），其核心周围的外壳要薄得多。人们对这两类行星是如何形成的知之甚少。在原行星盘的生命周期内，形成巨行星核心所必需的高固体吸积率，加热了包层，阻止了气体快速收缩到核心上，除非吸积停止。我们发现，事实上，卵石（~厘米大小的粒子）的吸积是自我限制的：当核心变得足够大时，它会在卵石盘上刻出一个缺口。卵石吸积的停止随后触发了超临界气体包层的快速坍缩。与气体巨星相反，冰巨星没有达到这个临界质量，只能结合低质量的包裹层，这些包裹层被升华的冰卵石中的水蒸气高度富集。这为太阳系中气态巨星和冰巨星之间的成分差异提供了一个解释。此外，相对于小行星驱动的吸积的情况下，我们的模型允许核心的形成和信封的吸引力在光盘的寿命，只要在原行星盘的固体主要是在鹅卵石。我们的研究结果意味着，行星系的外部区域，在那里停止卵石吸积所需的质量是大的，是由冰巨人和气体巨人系外行星在广泛的轨道是由超过50个地球质量的固体富集。
2014-08-26 astro-ph.EP
Climate bistability of Earth-like exoplanets
在大约5亿年前，我们的星球很可能经历了暂时的雪球状，大陆和海冰覆盖了它的大部分表面。这表明地球气候具有潜在的双稳态，对于相同的外部强迫，至少可以有两种不同的（统计）平衡态（即，太阳辐射）。在这里，我们探讨了在类地系外行星中发现行星气候的可能性，并考虑了通过改变半长轨道轴（因此，接收到的恒星辐射），偏心率和偏心率以及大气压力获得的行星气候的性质。为了实现这一目标，我们使用类地行星地面温度模型（ESTM），一维能量平衡模型的扩展，提供了一个数值上有效的气候估计参数敏感性研究和长期的气候模拟。在验证ESTM能够再现地球气候双稳性之后，我们确定了检测到气候双稳性的参数空间范围。目前工作的一个有趣结果是，支持气候双稳态的行星条件与维持行星表面复杂多细胞生命所需的条件非常相似。对这一结果的解释值得进一步研究，因为它与系外行星系统中生命的潜在分布有关。
2019-12-11 astro-ph.EP
The Equation of State of MH-III: a possible deep CH$_4$ reservoir in Titan, Super-Titan exoplanets and moons
我们调查的热状态方程，体积模量，热膨胀系数，和热容量的MH-III（CH $_4$填充冰Ih），所需的CH $_4$运输和放气的情况下的土卫六和超级泰坦的研究。我们采用密度泛函理论和从头算分子动力学模拟的广义梯度近似与范德华功能。我们研究了$300$ K- $500$ K的有限温度范围和$2$ GPa- $7$ GPa之间的压力。我们发现，在这个P-T范围内，MH-III的密度小于液态水。土卫六的标准化转动惯量（MOI）存在不确定性;估计在$0.33-0.34$范围内。如果土卫六的MOI是$0.34$，那么MH-III目前在土卫六的内部并不稳定，这就为CH $_4$的放气提供了一条更容易的途径。然而，对于MOI为$0.33$的MH-III，在能够储存CH $_4$的冰岩内层的底部是热稳定的。对于岩石质量分数$\lessapprox 0.2$，上涌熔体的温度可能足以使MH-III沿其路径解离。对于考虑MH-III和冰VII混合物的超级泰坦，如果H $_2$ O：CH $_4$摩尔分数为$>5.5$，熔体总是正浮力的。我们的热演化模型表明，MH-III可能存在于泰坦的核心，局限于一个薄（$\approx 10$公里）的外壳。我们发现，MH-III的热容量高于纯水冰的测量值，大于通常采用的冰岩混合物的热容量与内部加热的影响。
2019-07-13 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
The longevity of water ice on Ganymedes and Europas around migrated giant planets
太阳系中的气体巨行星都有一个由冰冷的卫星组成的随从，我们预计巨大的系外行星也会有类似的卫星系统。如果一颗类似木星的行星向它的母星迁移，围绕它运行的冰冷卫星就会蒸发，形成大气层和可能的可居住的表面海洋。在这里，我们研究了表面冰和可能的海洋在流体动力学消失之前会持续多久。卫星的流体动力损失率在很大程度上取决于可用于吸收的恒星通量，随着巨行星和冰冷的卫星迁移到更靠近恒星的位置，恒星通量会增加。在某个行星-恒星距离上，入射到冰冷卫星上的恒星通量变得如此之大，以至于它们进入失控的温室状态。这种失控的温室状态迅速将所有可用的地表水以蒸汽的形式转移到大气中，在那里它很容易从小卫星上丢失。然而，对于像木卫三这样大小的冰卫星，我们发现表面水（冰或液体）可以在失控的温室轨道距离之外无限期地存在。相比之下，欧罗巴大小的较小卫星上的表面水只会在距离类太阳恒星1.49至0.74天文单位的时间尺度上持续存在，如果冰融化，邦德的半径为0.2和0.8，那么较低的半径就会变得相关。因此，小卫星可能会失去它们的冰壳，这将在它们的主行星周围产生一个H原子环，在未来的观测中可能会被探测到。
2017-04-05 astro-ph.EP
Lightning activity on a tidally locked terrestrial exoplanet in storm-resolving simulations for a range of surface pressures
本研究利用全球风暴解析气候模式，在多种地表气压下模拟潮汐锁定类地系外行星的闪电活动，比较两种参数化方案，发现闪电量随气压升高而单调减少，且空间分布受大尺度环流和垂直层结调控，为系外行星大气化学研究提供高分辨率新估计。
2025-07-18 astro-ph.EP physics.ao-ph
Wide-orbit exoplanets are common. Analysis of nearly 20 years of OGLE microlensing survey data
我们利用OGLE巡天获得的近20年的测光数据来测量宽轨道（或冰巨星）微透镜行星的出现率，即，分离度为~5 AU至~15 AU，质量比为$10^{-4}$至0.033。在3112个事件的样本中，我们发现了6个以前已知的宽轨道行星和一个新的微透镜行星或褐矮星OGLE-2017-BLG-0114 Lb，对于它们来说，近距离和宽轨道是可能的，近距离轨道是首选。我们运行广泛的模拟的行星检测效率，稳健地考虑到有限源的影响。我们发现，以前测得的微透镜行星率的外推显着低估了宽轨道行星的数量。平均而言，每颗微透镜恒星都拥有$1.4^{+0.9}_{-0.6}$冰巨行星。
2021-10-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The California Legacy Survey I. A Catalog of 178 Planets from Precision Radial Velocity Monitoring of 719 Nearby Stars over Three Decades
我们提出了一个高精度的径向速度（RV）调查的719 FGKM恒星，其中主机164已知的系外行星和14个新发现或修订的系外行星和亚恒星的同伴。该目录更新了已知系外行星和长周期候选行星的轨道参数，其中一些行星的观测基线比最初发现时长数十年。新发现的系外行星范围从温暖的亚海王星和超级地球到寒冷的气体巨星。我们提出了目录样本选择标准，以及超过100，000径向速度测量，来自于Spark-HIRES，APF-Levy和Lick-Hamilton光谱仪。我们介绍了新的RV搜索管道RVSearch，我们使用它来生成我们的行星目录，并将其作为开源Python包向公众提供。这篇论文是计划中的一系列研究中的第一篇，该系列将测量系外行星的发生率并比较系外行星的数量，包括对水冰线以外的巨行星发生的研究，以及探索巨行星形成途径的偏心率分布。我们已经公开了我们在这个目录中使用的所有径向速度和相关数据。
2021-07-02 astro-ph.EP
The Onset of a Globally Ice-covered State for a Land Planet
表面有少量水的类地行星的气候被称为陆地行星，与表面有大量水的行星的气候有很大的不同。陆地行星比水行星有更高的失控温室阈值，这将宜居带的内边缘向内延伸。陆地行星也有避免全球冻结的优势，由于干燥的热带地区，导致较低的行星温度。在这项研究中，我们系统地研究了完整的冻结极限不同的地表水分布使用三维动态大气模式。与之前的研究一样，我们发现陆地行星的气候具有干燥的热带，导致雪和云较少。完全冻结的极限从水行星（92%S0，其中S 0是地球目前的日照）下降到陆地行星（77%S0），干燥面积增加。纬向均匀地表水分布的完全冻结极限的值始终低于纬向均匀地表水分布的值。这是因为在赤道均匀的情况下，热带地区的地表水分布会导致冰-水反馈，直到行星进入完全冻结状态。对于使用类地行星地形的地表水分布，完全冻结极限的值接近于均匀分布情况下的值。我们的研究结果表明，水的分布是重要的全球冰覆盖状态的类地系外行星的发病。
2021-11-25 astro-ph.EP
Most High-density Exoplanets Are Unlikely to Be Remnant Giant-planet Cores
本文重新审视裸核心假说，通过行星内部模型和能量受限的大气逃逸分析发现，巨型行星核心在早期演化中熔融，大气层丢失后半径反弹有限，从而否定了所有高密度系外行星均为裸核心的观点，指出大多数高密度系外行星不太可能是巨型行星的残余核心。
2024-10-16 astro-ph.EP
Constraining the origin of giant exoplanets via elemental abundance measurements
近地巨行星的起源是行星形成理论中的一个关键问题。两种主要的模式是（i）在外盘形成，然后迁移和（ii）原位形成。在这项工作中，我们确定的大气成分的暖对流层形成的情况。我们进行N体模拟的星子吸积内部和外部的水冰线的各种行星形成的位置，行星质量，和星子的大小，以估计吸积的重元素质量和最终的行星组成。我们发现这两个模型有很大的不同：迁移的巨行星的金属丰度比原地形成的行星高2-14倍。耐火材料和挥发物之间的比率被发现在迁移行星上高于1，但在原地形成的行星上低于0.4。我们还确定了这两种形成机制的重元素富集和行星质量之间非常不同的趋势。虽然迁移行星的金属丰度随着行星质量的减少而增加，但对于原位形成来说，它几乎是恒定的。我们的研究强调了测量暖云的大气成分及其与其形成和演化路径的联系的重要性。
2022-10-06 astro-ph.EP
In Situ Formation of Icy Moons of Uranus and Neptune
巨行星的卫星被认为是在行星形成的后期形成于气态的环行星盘（CPD）中，但到目前为止还不知道质量较小的行星，如冰巨星是否可以形成这样的盘，从而在那里形成卫星。我们结合辐射流体动力学模拟卫星人口合成的情况下，天王星和海王星的调查问题。对于这两颗冰巨星，我们发现在它们形成的最后都会产生一个气态的CPD。综合结果表明，在$10^5$年内，这些CPDs中可能形成类天王星的冰质卫星系统。这意味着海王星可能有一个类似天王星的卫星系统，最初被捕获的海卫一抹去。此外，我们的模型可以重现天王星目前的卫星，而不需要行星与行星的碰撞来创造一个卫星生长的碎片盘。这些结果强调，即使是冰巨人-最常见的系外行星质量类别-也可以形成卫星，为可能比以前想象的更多的系外卫星开辟了道路。
2018-11-15 astro-ph.EP
The fate of planetary cores in giant and ice-giant planets
我们使用{ \sl \textup{ab initio} }分子动力学模拟来计算三个潜在核心组分的高压熔化温度。行星轨道是通过在一个三层模型中求解流体静力学方程得到的，该模型经过调整以重现测量到的引力矩。最近开发的{ \sl \textup{ab initio} }状态方程用于包层和芯。我们发现，太阳系的巨行星和冰巨行星的核心是不同的，因为每个物体所遇到的压力-温度条件对应于相图的不同区域。对于木星和土星，结果是兼容的扩散核心和混合的显着部分的金属元素的信封，导致对流和/或双扩散制度。我们还发现，在这些行星的整个生命周期中，它们的固体核心在性质和大小上都有所不同。这两颗巨行星的固体核心并不是原始的，而是随着行星冷却而成核和生长。我们估计，木星的固体核心是3 Gyr，土星是1.5 Gyr。天王星和海王星的情况不那么极端，它们的核心只是部分熔化。为了模拟木星，巨行星和系外行星的内部结构的时间演化，它们的光度，以及潮汐效应在它们生命周期中的演化，核心应该被认为是结晶和生长的，而不是逐渐混合到包层中，因为它的成分是可溶的。
2019-10-01 astro-ph.EP
Devolatilization of extrasolar planetesimals by 60Fe and 26Al heating
本研究量化26Al和60Fe放射性同位素加热对系外星子干燥的影响，发现26Al主导加热，但高超新星增丰时60Fe可成主要热源，进而影响低质量系外行星的水含量与形成路径。
2024-02-09 astro-ph.EP
The Effect of Planets Beyond the Ice Line on the Accretion of Volatiles by Habitable-Zone Rocky Planets
行星形成的模型表明，巨行星对形成的类地行星的数量、质量和轨道有很大的影响。此外，它们在将雪线（水冰可以凝结的区域）外部形成的物质的挥发物输送到类地行星可以在其表面保持液态水的内部区域中发挥重要作用。我们提出了模拟的类地行星形成的后期阶段，从磁盘的原行星围绕太阳型恒星，我们包括一个巨大的行星（从1个地球质量到1个木星质量）在木星的轨道在~5.2 AU，但一组模拟。两个初始圆盘模型进行了检查相同的质量分布和总初始水含量，但不同的水含量分布。我们比较了行星的吸积速率和最终形成的水团质量分数。值得注意的是，在我们的模拟中形成的所有没有巨行星的行星都富含水，这表明巨行星同伴不需要向宜居带中的类地行星输送挥发物。相比之下，可能需要一颗质量至少是地球几倍的外行星来清除遥远地区的碎片，从而截断频繁的大撞击时期。从径向速度调查中对系外行星的观测表明，外部的类地行星可能很稀少，因此这里提出的结果表明，居住在我们银河系中的宜居行星的数量可能比以前认为的要多。
2014-03-20 astro-ph.EP
Habitability of Exoplanet Waterworlds
预计许多宜居带系外行星形成时的水团比例高于地球。对于具有10- 1000 x地球H2O但没有H2的岩石系外行星，我们模拟了海洋温度和化学的多Gyr演化，考虑到C分配，高压冰相和大气-岩石圈交换。在我们的模型中，对于类太阳恒星，我们发现：（1）~可居住的地表水的持续时间受到海洋化学的强烈影响;（2）~可能的海洋pH值范围很广;（3）~令人惊讶的是，许多水世界保留可居住的地表水>1 Gyr，并且（与以前的说法相反）这种寿命不一定涉及地球化学循环。这种独立于周期的行星可居住性的关键是对流地幔和水海洋之间的C交换被海底对水世界的压力所限制，因此行星在其历史的前1%中被海洋质量和海洋阳离子所束缚。在我们的模型中，由早期水-岩石相互作用从行星地壳中浸出的正电荷的总和-巧合的是-通常在早期获得的大气+海洋无机C库存重叠的数量级内。因此，pCO 2经常处于“最佳点”（0.2-20巴），对于该点，允许表面液态水的半长轴范围大约是尽可能宽的。由于半长轴上HZ的宽度定义了（类太阳恒星）表面可居住性的最大可能时间跨度，这种效应允许恒星变亮时的可居住性Gyr。我们说明了我们的研究结果，使用的N体模拟合奏的输出作为我们的水世界演化代码的输入。因此（第一次在一个端到端的计算），我们表明，初始条件的机会变化，不需要地球化学循环，可以产生多Gyr表面的水世界的可居住性。
2018-08-30 astro-ph.EP
A rocky exoplanet classification method and its application to calculating surface pressure and surface temperature
由于目前探测到的系外行星超过5,000颗，因此需要一种主要的分类方法来优先考虑生物特征观测的候选者。在这里，我们开发了一种分类方法来分类岩石系外行星最接近的太阳系模拟使用现有的数据观测到的恒星和行星的功能，质量和半径，非热大气逃逸，热大气逃逸，恒星辐射边界。将这种分类方法应用于我们样本中的720颗岩石系外行星，这些行星在行星质量，半径，恒星温度和通过蒙特卡罗模型传播的通量方面具有不确定性，表明22% $\pm$ 8%是水星类似物，39% $\pm$ 4%是火星类似物，11% $\pm$ 1%是金星类似物，2% $\pm$ 1%是地球类似物，26%的$\pm$ 12%在我们的太阳系中没有已知的行星对应物。外推到LHS 3844 b和GJ 1252 b的条件下，我们的分类方法给出了与当前观测结果相当一致的结果。随后，为了证明这种分类方法的功能，我们在调整后的表面压力与温度相图上绘制了系外行星的编目样本，对潜在的表面相（气体，液体或冰）进行了更现实的估计。我们的新分类方法可以帮助未来系外行星表征任务的目标选择。
2023-01-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Ice Giant Atmospheric Science
这份白皮书是为支持美国宇航局2023-2032年行星十年调查而撰写的，概述了10个主要问题，重点是天王星和海王星大气的起源，演变和当前过程。在未来十年中优先考虑这些问题将大大提高我们对这类独特行星的理解，自旅行者号飞越以来，这些行星在很大程度上尚未被探索。研究冰巨人的大气层将极大地帮助我们了解整个太阳系的起源和演化，以及越来越多的包含海王星质量行星的系外行星系统。
2020-10-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Ice Giants
该综述总结天王星和海王星内部结构与形成机制的研究现状，指出其成分分布与形成路径的不确定性，并展望通过先进建模、观测和实验来深化理解。
2025-04-25 astro-ph.EP
Detecting the Signatures of Uranus and Neptune
自第一次发现绕类太阳恒星运行的行星径向速度以来已有15年多的时间，径向速度测量的时间基线现在已经延伸到木星类似物的轨道之外。然而，对土星轨道半径以外的系外行星轨道周期的敏感性仍然超出了我们的能力范围，因此我们可以获得的关于冰巨星绕太阳类似物的流行的线索很少。在这里，我们模拟径向速度，过境，光度相位振幅签名的太阳系巨行星，特别是天王星和海王星，并评估其可探测性。我们将这些结果用于监测低质量恒星，并将其与其他潜在方法（如天体测量和成像）的相对检测前景进行比较。这些结果定量地显示了有多少现有技术适合于探测晚型恒星雪线以外的冰巨星，以及在太阳型恒星周围探测真正的天王星/海王星类似物所面临的挑战。
2011-04-26 astro-ph.EP
Atmospheric Signatures of Giant Exoplanet Formation by Pebble Accretion
巨行星的大气化学丰度对行星的形成和迁移有重要的制约作用。研究表明，通过原行星盘迁移的巨行星可以吸积大量的富氧微行星，导致包层中的超太阳金属丰度和太阳或太阳下的C/O比。卵石吸积已被证明在核心吸积中发挥重要作用，并具有与行星迁移一致的增长率。高的卵石吸积率允许行星核心在10天文单位以上开始生长，随后迁移到冷（>~ 1天文单位）、暖（~0.1天文单位-1天文单位）或热（<~ 0.1天文单位）轨道。在这项工作中，我们调查如何形成巨行星通过卵石吸积影响其大气化学成分。我们发现，在标准的卵石吸积的情况下，核心是孤立的信封，由此产生的金属丰度（O/H和C/H比）是亚太阳，而C/O比是超太阳。通过盘迁移成为热彗星的行星吸积了大量的水蒸气，但仍然获得0.7-0.8的略低于太阳的O/H和超太阳的C/O。其金属丰度可以是太阳能以下（约0.2- 0.5倍太阳能），如果行星吸积的包层大部分超过CO2冰线，即冷的彗星或热的彗星在远处形成并通过散射迁移进来，那么C/O甚至可以接近1.0。考虑到核心侵蚀，会产生显著的超太阳金属丰度和太阳或亚太阳C/O，这也可以通过其他方式实现，例如光蒸发和后期星子吸积。
2017-05-10 astro-ph.EP
The Invisible Majority? Evolution and Detection of Outer Planetary Systems without Gas Giants
我们提出了230个在没有气体巨星的系统中行星形成的数值模型的实现。这些代表了一种情况，即原行星生长在水冰凝结的环星盘区域（“冰线”），但在气体盘分散之前未能吸积大量气体包层。每个模拟都由少量的引力相互作用的寡头和大量的代表星子出生盘的小天体组成。我们调查系统与不同的初始数量的寡头，寡头间距，位置的冰线，总质量的冰线，和寡头的平均密度。系统在约100万年内变得混沌，但在10-100万年内进入稳定配置。我们发现：（1）运行一致地产生一个5-9地球质量的行星，其半长轴为冰线位置的0.25-0.6倍，（2）行星轨道偏心率的分布与观测到的（巨型）系外行星轨道分布不同，并且偏向于较低值，（3）两个主要行星的内部系统（例如，地球和金星）是不稳定的或不形成，因为最里面的冰行星的引力影响。我们的模型预测的行星不太可能被目前的多普勒观测所探测到。微透镜目前对我们模拟中发现的最大质量的行星很敏感。一个场景，其中多达60%的恒星主机系统，如我们模拟的是与所有可用的数据一致。我们预测，如果这种情况成立，美国宇航局开普勒航天器将在其3.5年的任务过程中通过两次或两次以上的凌日探测到大约120颗行星。未来的微透镜调查将在5年的调查中检测到约130个类似物。最后，空间干涉测量任务（SIM-Lite）应该能够在5年的任务过程中探测96%的最内层冰冷行星。
2010-07-16 astro-ph.EP
APPLE: An Evolution Code for Modeling Giant Planets
本文提出行星演化代码 APPLE，通过整合先进状态方程、氦雨、大气边界、金属梯度等模块，支持系外巨行星与类木行星演化建模。
2024-06-11 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
SiO and a super-stellar C/O ratio in the atmosphere of the giant exoplanet WASP-121b
基于JWST单次观测，在超热巨型行星WASP-121b昼侧探测到H$_2$O、CO和SiO，夜侧探测到CH$_4$，测得超恒星C/O比揭示了鹅卵石与星子在行星形成中的共同作用及垂直混合对化学的深刻影响。
2025-06-02 astro-ph.EP
Scientific rationale for Uranus and Neptune in situ explorations
冰巨星天王星和海王星是我们太阳系中最不了解的行星，但却是最常观察到的系外行星。天王星和海王星被假定有一个小的岩石核心，一个由大约70%的重元素组成的深层内部，被更稀的H2和He的外层包围，天王星和海王星从根本上不同于更好地探索的气体巨星木星和土星。由于缺乏专门的探测任务，我们对这些遥远世界的组成和大气过程的了解主要来自地球观测站和太空望远镜的遥感。因此，天王星和海王星的物理和大气特性仍然没有得到很好的约束，它们在太阳系演化中的作用也没有得到很好的理解。因此，对冰巨星系统的探索是一个高度优先的科学目标，因为这些系统（包括磁层、卫星、环、大气和内部）挑战了我们对行星形成和演化的理解。在这里，我们描述的主要科学目标，以解决未来的冰巨人在现场勘探。大气层进入探测器的目标是10巴水平，对流层顶以下约5个刻度的高度，将深入了解两个广泛的主题：i）冰巨人的形成历史，在更广泛的范围内，太阳系的形成历史，以及ii）行星大气中的过程。探测器将在降落伞下降落，以测量组成，结构和动力学，并使用载波中继航天器作为中继站将数据返回地球。此外，提出了可能的任务概念和伙伴关系，并介绍了一个斯特劳曼冰巨人探测器的有效载荷。冰巨人大气探测器可能代表欧空局对未来NASA冰巨人旗舰任务的重大贡献。
2017-08-01 astro-ph.EP
The discoveries of WASP-91b, WASP-105b and WASP-107b: two warm Jupiters and a planet in the transition region between ice giants and gas giants
我们报告三个凌日系外行星的发现。WASP-91 b是一颗温暖的木星（1.34 $M_{\rm Jup}$，1.03 $R_{\rm Jup}$），围绕一颗富含金属的K3恒星运行2.8天。WASP-105 b是一颗温暖的木星（1.8 $M_{\rm Jup}$，0.96 $R_{\rm Jup}$），围绕一颗富含金属的K2恒星运行7.9天。WASP-107 b是一颗温暖的超海王星/次土星（0.12 $M_{\rm Jup}$，0.94 $R_{\rm Jup}$），环绕太阳金属丰度为K6的恒星运行，周期为5.7天。考虑到巨行星似乎更常见于高金属量的恒星和更大质量的恒星周围，值得注意的是，宿主都是富含金属的晚型恒星。由于WASP-105 b和WASP-107 b的轨道分离都处于弱潮汐状态，因此测量行星轨道轴与恒星自旋轴之间的对齐可能有助于我们理解短周期巨行星的向内迁移。WASP-107 b的质量（2.2 $M_{\rm Nep}$，0.40 $M_{\rm Sat}$）使它处于太阳系的冰巨星和气体巨星之间的过渡区。它的半径为0.94 $R_{\rm Jup}$，表明它是一个低质量的气体巨星，主要成分是H/He。因此，这颗行星设定了行星质量的下限为2.2 $M_{\rm Nep}$，超过这个下限，大的气体包层可以被原行星吸积并保留下来，从而成为气体巨星。我们可能会发现WASP-107 b…
2018-02-08 astro-ph.EP
Self-preserving ice layers on CO2 clathrate particles: implications for Enceladus, Pluto and similar ocean worlds
在地球和宇宙中的工程和自然条件下，一些气体水合物被发现通过形成冰层而稳定在其热力学稳定性的窗口之外，这种现象称为自我保护。I型CO2笼形结构上的低占有率表面区域与自我保存的冰层一起导致这些结构的有效浮力，这限制了在土卫二、冥王星和类似海洋世界的海洋中漂浮的颗粒的尺寸范围。我们的目标是研究Lifshitz力和低占有率表面区域对笼形结构的影响，通过冰层形成进行自我保护，提出了一个合理的模型，该模型基于多层相互作用，通过分散力。我们预测，在0.01和0.2 $μ$ m厚的CO2笼形物表面之间的冰层的生长取决于低占有率的气体水合物中的表面区域的存在。有效粒子密度的估计界定了一系列的粒子，将在不同的海洋浮力。随着地质年代的推移，漂浮的CO2水合物的沉积可能导致液态水储层上方和各自海洋世界的水冰壳下方的三层厚水合物层的积累。在土卫二上，近地表水合物沉积物的不稳定可能导致气体压力增加，从而驱动羽流并夹带稳定的水合物重新沉积在土卫二表面或喷射到土星的E环中。在土卫二，特别是冥王星这样的海洋世界，厚厚的二氧化碳水合物沉积物的积累可以使海洋免受冰冻。为了防止海洋世界中液态水的冻结，二氧化碳水合物层的存在可以提高我们太阳系以及系外行星和系外卫星上海洋世界的可居住性。
2021-10-29 astro-ph.EP physics.ao-ph
Machine-learning clustering of close-in exoplanet populations: links to pebble accretion
Center for Star and Planet Formation（星系与行星形成中心）；Globe Institute（全球研究所）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）；Lund Observatory（隆德天文台）；Department of Physics（物理系）；Lund University（隆德大学）；Graduate Institute of Astronomy（天文研究所）；National Central University（国立中央大学）
利用高斯混合模型对近地系外行星进行无监督聚类，揭示其内在子群，并通过卵石吸积合成种群解释形成路径差异。
2026-06-11 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.LG
The dynamical history of the evaporating or disrupted ice giant planet around white dwarf WD J0914+1914
强有力的证据表明，一颗冰巨星在白矮星WD J 0914 +1914周围脱落其大气层，这是系外行星科学的一个里程碑，使我们能够最终补充我们对白矮星金属污染、碎片盘和小行星的知识，并发现一颗大行星。在这里，我们讨论了这颗行星WD J 0914 +1914 b的可能动力学起源。非常年轻的冷却年龄的主机白矮星（13百万年）结合目前估计的行星-恒星分离约0.07天文单位施加特别有趣的和限制性的耦合约束，其目前的轨道和潮汐耗散的特点。这颗行星必须分散在距离其当前位置至少几个天文单位的距离处，这需要在没有隐藏的二元伴星的情况下，系统中当前或以前至少存在一颗主要行星。我们表明，WD J 0914 +1914 b不可能随后通过混沌f模式潮汐激发（这种高偏心轨道的特征）缩小其轨道，除非行星是或高度膨胀，并可能有部分热自破坏模式为基础的能量释放。我们还表明，如果行星目前被假定为居住在一个近圆形轨道在0.07天文单位，那么非混沌平衡潮汐强加不切实际的价值观，为行星的潮汐品质因数。我们的结论是，WD~ J 0914 +1914~b要么（i）实际上位于0.07 au的内部，要么（ii）类似于一个被破坏的“超级喷流”，其残骸位于一个圆形轨道上，要么（iii）类似于一个更大或更密集的冰巨人，位于一个目前偏心的轨道上。区分这三种可能性强烈地激发了后续观察。
2020-01-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
