Water and an escaping helium tail detected in the hazy and methane-depleted atmosphere of HAT-P-18b from JWST NIRISS/SOSS
JWST在这里。早期释放观测计划（ERO）为我们提供了科学数据和光谱能力的第一眼。ERO的目标之一是HAT-P-18 b，这是一颗膨胀的土星质量行星，平衡温度为$\sim$ 850 K。我们给出了HAT-P-18 b在0.6 - 2.8 $μm$范围内的NIRISS/SOSS透射谱，并首次在1.6 $μm$以上的红外波段揭示了该行星。从光谱中，我们看到了清澈的水和逃逸的氦尾特征，而大气层则非常模糊。我们的自由化学检索与ATMO显示中度贝叶斯证据（3.79）支持甲烷的存在，但光谱没有显示任何明确的甲烷吸收功能。反演的甲烷丰度比太阳组分低$\sim$ 2个数量级。甲烷贫化大气强烈拒绝简单的平衡化学与太阳金属丰度和C/O比的正演模型，不利于高金属丰度（100倍）和低C/O比（0.3）。这需要额外的物理过程，如垂直混合和光化学，可以从大气中去除甲烷。
2022-11-24 astro-ph.EP
Helium Depletion in Escaping Atmospheres of Sub-Neptunes: A Signature of Primary-to-Secondary Transition
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；The University of Tokyo（东京大学）；Stanford University（斯坦福大学）
研究通过模拟大气逃逸和脱气过程，揭示短周期亚 Neptune 星系中氦耗尽与原生到次生大气过渡的关系。
2025-11-19 astro-ph.EP
Fleeting but not Forgotten: the Imprint of Escaping Hydrogen Atmospheres on Super-Earth Interiors
本研究探讨了超级地球早期氢大气层逃逸对其内部化学组成和密度的持久影响，发现氢被封存导致内生产水并降低体密度，预测结果与观测一致。
2024-05-30 astro-ph.EP
The Mass Fractionation of Helium in the Escaping Atmosphere of HD 209458b
为解释HD 209458b的低He/H比值问题，研究基于PLUTO代码开发自洽多流体1D流体动力学模型，发现氢氦的质量分馏过程能自然产生观测所需的低He/H比值并拟合透射光谱。
2023-08-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detection of escaping magnesium in the upper atmosphere of WASP-76b
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Space Telescope Science Institute（空间望远镜科学研究所）；Carnegie Institution for Science（卡内基科学研究所）；Leiden University（莱顿大学）
利用HST/STIS近紫外透射光谱，在WASP-76b高层大气中探测到Mg II双线逃逸吸收，估算质量损失率约10^12.14克/秒，表明无需极端镁富集即可发生流体动力学逃逸。
2026-10-08 astro-ph.EP
No escaping helium from 55 Cnc e
我们寻找逃逸的氦从热的超级地球55 Cnc e采取高分辨率光谱的1083 nm线在两个过境使用凯克/NIRSPEC。我们没有检测到氦吸收下降到90\%的上限250 ppm的过量吸收或0.27毫埃的等效宽度。这对应于小于$\sim10^9$ g/s的质量损失率，假设帕克风模型具有5000-6000 K的合理外逸层温度，尽管精确的约束在很大程度上取决于模型假设。我们认为氢和氦为主的大气成分，并找到类似的边界在这两种情况下的质量损失率。我们的流体动力学模型表明，如果55 Cnc e上存在轻质大气，我们的观测将很容易检测到它。加上Escherreich等人2012年没有检测到Lyman $α$吸收，我们的氦未检测表明55 Cnc e要么从未吸积过原始大气，要么在气体盘消散后不久就失去了原始大气。
2021-03-02 astro-ph.EP
Escaping Particle fluxes in the atmospheres of close-in exoplanets: I. model of hydrogen
在用能量方程求解各组分的连续性方程和动量方程的情况下，建立了太阳系外行星高层大气氢质子原子混合物的多流体模型。利用该模型可以得到颗粒数密度、温度分布和速度结构。我们选取了两个特殊的天体HD 209458b和HD 189733b作为讨论样本，结果表明，模型预测的质量损失率与观测结果是一致的。耦合每个组分的最重要的物理过程是电荷交换，它使原子氢与质子紧密耦合。大部分从热彗星逃逸的氢是质子，特别是在年轻的恒星-行星系统中。研究发现，当质量损失速率大于$10^{9}$ g/s的数倍时，单流体模型可以描述颗粒的逃逸，而当质量损失速率小于$10^{9}$ g/s时，多流体模型由于颗粒间的解耦作用更适合描述颗粒的逃逸。我们发现，HD 189733b的预测的质量损失率的能量极限的假设是一个因素的10倍以上，由我们的模型计算，由于高电离度。对于几乎由质子组成的电离风，能量极限的假设不再有效。通过计算电离风质量损失率随紫外辐射通量的变化，拟合出电离风质量损失率与$F_{UV}$的函数关系。
2011-03-14 astro-ph.EP
Simulating the escaping atmospheres of hot gas planets in the solar neighborhood
行星热层对高能辐射的吸收被认为是导致行星风形成的原因。由此产生的质量损失率可能会影响演化，特别是小型气体行星。我们提出了1D，球对称流体动力学模拟逃逸大气的18个热气体行星在太阳附近。我们的样本只包括强烈辐射的行星，其膨胀的大气可以通过凌日光谱检测。模拟进行了PLUTO-CLOUDY接口，它耦合了详细的光电离和等离子体模拟代码与一般的MHD代码。我们研究了热层逃逸，并得到改进的估计行星的质量损失率。我们的模拟重现了通过HD 189733 b中钠D吸收测量的温度-压力曲线，但在HD 209458 b的情况下显示出无法解释的差异。与一般的假设相反，我们发现，引力更紧密的大质量和紧凑的行星，如HAT-P-2 b的热层是流体动力学稳定的。紧凑型行星通过氢Ly $α$和自由-自由发射来处理辐射能量输入。辐射冷却在HD 189733 b中也很重要，但它在像GJ 436 b这样的小行星上会减少。模拟结果表明，小行星的强冷风主要引起Ly $α$的强吸收，而发射很少。紧凑和大质量的行星与热，稳定的热层引起小的吸收信号，但强烈的Ly $α$发射器，可能与目前的仪器检测。吸收和发射信号提供了一个可能的区别这两类热气体行星的热层。根据我们的研究结果，WASP-80和GJ 3470是目前最有希望的观测后续目标，旨在检测大气中的Ly $α$吸收信号。
2015-11-30 astro-ph.EP
A giant comet-like cloud of hydrogen escaping the warm Neptune-mass exoplanet GJ 436b
由于极端的辐射，靠近母恒星的系外行星可能会失去一部分大气层。大气质量损失主要影响低质量的系外行星，这表明热岩石行星可能开始时像海王星一样，但随后失去了所有的大气层;然而，迄今为止还没有可靠的测量数据。当行星及其逃逸的大气层经过恒星时，可以在紫外光谱中观察到这种损失的特征，从而产生比光谱更深和更长的过境特征。在这里，我们报告说，在紫外线的海王星质量的系外行星GJ 436 b（也被称为格利泽436 b）的过境深度为56.3 +/- 3.5%（1西格玛），远远超过0.69%的光学过境深度。紫外线凌日重复地在光学凌日之前约2小时开始，在光学凌日之后约1小时结束，这与之前的一项声明（基于不准确的星历）有很大不同。我们由此推断，这颗行星被一个主要由氢原子组成的大型外逸层云所包围和跟踪。我们估计质量损失率在~10^8-10^9 g/s之间，这在今天还太小，不足以在母星的一生中耗尽类海王星行星的大气，但在过去会更大。
2015-06-24 astro-ph.EP
Confirmation of WASP-107b's extended Helium atmosphere with Keck II/NIRSPEC
我们提出了探测氦在扩展大气中的亚土星WASP-107 b使用高分辨率（$R \approx 25000$）近红外光谱凯克II/NIRSPEC。我们发现$7.26 \pm 0.24\%$（30 $σ$）的峰值过量吸收集中在10833 A处的HeI三重态上。氦吸收曲线的幅度和形状与CARMENES和HST先前对该行星逃逸氦的观测结果非常一致。这表明在两年的基线内，从行星逃逸的氦的特征没有显着的时间变化。这一结果证明了凯克II/NIRSPEC探测系外行星大气逃逸的能力，使其成为一个有用的工具，通过对HeI的地面观测，进一步了解系外行星大气的蒸发。
2020-01-21 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
A possibly solar metallicity atmosphere escaping from HAT-P-32b revealed by H$α$ and He absorption
本文提出耦合NLTE计算的流体动力学模拟，通过H$α$和He 10830透射光谱揭示热木星HAT-P-32b高层大气可能接近太阳金属丰度，并发现恒星Ly$α$通量异常高。
2024-03-26 astro-ph.EP
Novel Physics of Escaping Secondary Atmospheres May Shape the Cosmic Shoreline
University of Oxford（牛津大学）
研究提出通过XUV辐射强度确定行星大气层逃逸，揭示次大气层逃逸机制及对地球类行星栖息地的影响。
2026-02-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Space Weather-driven Variations in Ly$α$ Absorption Signatures of Exoplanet Atmospheric Escape: MHD Simulations and the Case of AU Mic b
我们模拟了天文台b周围的空间环境和磁化恒星风与行星大气外流之间的相互作用，环境恒星风条件和日冕物质抛射（CME）条件。我们还计算了由于环境中的中性氢和逃逸的行星大气受这种相互作用的影响，合成的Ly $α$吸收。我们发现Ly的$α$吸收是高度可变的，由于高度变化的恒星风条件。在Ly $α$剖面中观察到强多普勒蓝移分量，这与在模拟本身中观察到的实际逃逸速度相矛盾。这一结果表明，强烈的多普勒蓝移可能归因于恒星风，而不是逃逸的中性大气，要么通过中性行星气体的平流，要么通过恒星风离子和行星中性分子之间的电荷交换产生快速中性流。事实上，我们的CME模拟表明，磁层物质从行星上强烈剥离，包括一些中性逃逸大气。我们的模拟显示，靠近的系外行星周围的压力并不比行星大气顶部的压力低多少，甚至可能更高。因此，中性大气以非常小的速度（$<15~km~s^{-1}$）流体动力地逃逸。此外，我们的模拟表明，磁流体处理是必不可少的，以正确地捕捉耦合磁化恒星风和逃逸的大气，尽管大气是中性的。在解释系外行星大气逃逸背景下的Ly $α$观测时，应考虑这种耦合。
2022-06-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Escaping Helium and a Highly Muted Spectrum Suggest a Metal-Enriched Atmosphere on Sub-Neptune GJ3090b from JWST Transit Spectroscopy
本研究基于JWST对亚海王星GJ3090b的凌星光谱观测，首次探测到逃逸氦特征及高度减弱的光谱，表明该行星存在金属丰度增强的大气。
2025-04-29 astro-ph.EP
The open-source sunbather code: modeling escaping planetary atmospheres and their transit spectra
本文介绍开源 Python 代码 sunbather，用于模拟逃逸行星大气及其透射光谱，并发现金属丰度显著影响质量损失率，可用于解释氦线等观测数据。
2024-08-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
Giant Impact Events for Protoplanets: Energetics of Atmospheric Erosion by Head-on Collision
本研究通过平滑粒子流体动力学模拟分析年轻超级地球在正面巨型撞击下的大气损失，建立逃逸大气动能、撞击动能与核心自引力能之间的关系，并约束富大气岩质行星的形成情景。
2023-07-24 astro-ph.EP
Escaping particle fluxes in the atmospheres of close-in exoplanets. ii. reduced mass loss rates and anisotropic winds
我们建立了一个多流体二维流体力学模型，详细描述了粒子的辐射转移。我们发现，潮汐力提供显着的加速度和各向异性风的结果。潮汐力的一个重要作用是它严重抑制了极地附近粒子的外流。因此，大多数粒子从低纬度地区逃离地球表面。比较潮汐和非潮汐锁定的情况下，我们发现，它们的光学深度是非常不同的，所以流也出现了不同的模式。在非潮汐锁定的情况下，风底的径向速度高于纬向速度。然而，在潮汐锁定的情况下，纬向速度在风底处占主导地位，并且它们可以有效地将质量和能量从昼侧传递到夜侧。此外，我们还发现，风的差异表现出中等程度的大半径。结果表明，由于光学厚度较大，二维辐射转移可以改变风的结构，但这种改变的程度随半径的增大而减小。由于逃逸在极区受到抑制，非潮汐锁定模型预测的质量损失率在$10^{10}$ g s $^{-1}$的数量级上，比一维流体动力学模型预测的质量损失率低2倍。潮汐锁定的结果表明，由于夜面光学厚度大，质量损失率降低了一个数量级，只有4.3 $\times$ $10^{9}$ g s $^{-1}$。此外，还发现氢原子的分布从昼侧到夜侧有明显的变化，因此应利用多维流体动力学模型重新研究Ly $α$中过量吸收的起源。
2013-02-10 astro-ph.EP
PEPSI's non-detection of escaping hydrogen and metal lines adds to the enigma of WASP-12 b
本研究利用大双筒望远镜PEPSI的两次凌星高分辨率观测，未发现WASP-12 b的Hα及其他光学吸收，质疑既有质量损失探测，并指出需叠加更多数据。
2024-10-28 astro-ph.EP
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
Modeling tails of escaping gas in exoplanet atmospheres with Harmonica
本研究利用 Harmonica 建模带逃逸气体尾的凌星光变曲线，并通过 JWST NIRISS/SOSS 数据推断 HAT-P-18b 具有约15.79倍行星半径的尾随氦尾。
2025-08-20 astro-ph.EP astro-ph.IM
Expanding the inventory of spectral lines used to trace atmospheric escape in exoplanets
本研究针对系外行星大气逃逸观测中谱线示踪剂有限、难以得出明确结论的问题，提出流体动力学逃逸大气透射光谱建模新框架，预测不同类型系统的多波段光谱并识别新示踪谱线，助力更好地约束大气外流特性。
2023-06-12 astro-ph.EP
The influence of the Extreme Ultraviolet spectral energy distribution on the structure and composition of the upper atmosphere of exoplanets
通过改变恒星极紫外（EUV）光谱能量分布（SED）的剖面，我们测试了恒星EUV SED对逃逸大气物理和化学性质的影响。我们应用我们的模型研究了四颗系外行星，HD 189733 b，HD209458 b，GJ 436 b和Kepler-11b。我们发现，系外行星的总质量损失率，这主要是由综合通量，是适度的影响由配置文件的EUV SED，但组成和物种分布在大气中可以显着修改的EUV SED的不同配置文件。对于具有高流体动力学逃逸参数（$λ$）的系外行星，在不同高度光电离产生的原子氢的量可以随着恒星EUV SED的变化而变化一到两个数量级。当极紫外自辐射光谱处于低能区（400-900 $Å$）时，H的光电离效应显著，H/H $^{+}$跃迁向低空移动。相反，当大多数光子集中在高能光谱区（50-400 $Å$）时，H/H $^{+}$跃迁向更高的高度移动。对于具有低$λ$的系外行星，大气的较低温度使得许多化学反应如此重要，以至于光致电离不再能够确定逃逸大气的组成。对于HD 189733 b，可以通过宿主K星的EUV SED的变化来解释\lya \在2010年和2011年之间的时间变化，但只调用大气中的热H\，I。
2015-12-21 astro-ph.EP
Modeling magnesium escape from HD209458b atmosphere
对HD209458 b的MgI线的凌日观测显示，中性镁从行星的高层大气中逃逸，而在MgII双线中没有发现大气吸收。在这里，我们提出了一个3D粒子模型的中性和电离镁人口的动态，再加上分析建模的大气下的exobase。理论的MgI吸收线的轮廓直接比较在行星过境期间的线的蓝翼观察到的吸收。观测结果与中性镁的逃逸率在2x10^7-3.4x10^7 g/s之间，外底靠近洛希瓣（Rexo在2.1-4.3 Rp之间，其中Rp是行星半径），外底的行星风速vpl= 25 km/s。如果紫外光电离被电子复合补偿到约13 Rp，那么观测到的镁逃逸行星的速度可达-60km/s，这可以用辐射压加速来解释。如果外底的性质被限制在更深大气层的理论模型（Rexo= 2 Rp和vpl= 10 km/s）给出的值，那么在类似的电子密度和逃逸率在2 σ以内时，观测结果的最佳拟合被发现。在所有情况下，外底以下大气的平均温度必须高于约6100 K。模拟预测从开始到结束的过境的吸收轮廓的红膨胀。扩展大气的空间和光谱结构是辐射压、行星引力和自屏蔽之间复杂相互作用的结果，可以通过分析碘化镁线的过境吸收剖面来探测。
2014-04-08 astro-ph.EP
Atmosphere escape inferred from modelling the H$α$ transmission spectrum of WASP-121b
利用Ly $α$在远紫外波段的过量吸收，在一些系外行星周围探测到了恒星X射线和极紫外驱动下的氢逃逸大气。在光学波段，H $α$的过量吸收也被地面仪器发现。然而，到目前为止，还不能确定由XUV驱动的大气逃逸是否会导致这种吸收。本文采用XUV驱动的流体动力学模拟方法，结合详细能级布居和辐射转移过程的计算，对WASP-121 b进行了研究。我们的基准模型预测WASP-121 b的质量损失速率为1.28 $\times$ 10 $^{12}$ g/s。由于高温和由基准模型预测的Ly $α$强度，许多氢原子被填充到第一激发态。结果表明，用我们的模型模拟的H $α$的透射谱与观测结果基本一致。通过与H $α$在不同观测时刻的吸收值比较，发现恒星XUV辐射在0.5 - 1.5倍置信值范围内变化，这可能反映了恒星活动的变化。最后，通过比较H $α$的等效宽度，我们发现行星风的超音速区对H $α$的吸收贡献很大，这表明由主星的XUV辐射驱动的高层大气的跨音速外流可以被地基望远镜探测到，H $α$可以作为逃逸大气的一个很好的指示器。
2021-02-07 astro-ph.EP
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
Helium-poor winds do not require helium-poor planets
Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)（安达卢西亚天体物理研究所）
本研究提出大气过渡区输运-滞留解析理论，结合数值模型与12颗系外行星样本，证明仅输运物理过程即可导致氦贫化，无需行星本身贫氦，为系外行星大气氦丰度观测提供新解释。
2026-08-05 astro-ph.EP
Solar Wind at 33 AU: Setting Bounds on the Pluto Interaction for New Horizons
美国宇航局新视野号航天器于2015年7月14日飞越冥王星，携带两台探测带电粒子的仪器。冥王星有一个稀薄的，扩展的大气层，正在逃离行星的弱引力。太阳风与冥王星逃逸大气的相互作用取决于太阳风的条件以及大气的垂直结构。我们已经分析了旅行者2号粒子和字段之间的测量25和39 AU，并提出他们的统计变化。我们已经调整了这些预测，以考虑到太阳活动和太阳风输出的下降。我们总结了在33天文单位可以预期的西南条件的范围，并调查了新视野号可能经历的相互作用的尺度范围。模型估计的太阳风对峙距离从大约7到1000 RP变化，我们最好的估计是大约40 RP（我们采取冥王星的半径为RP=1184公里）。
2015-09-15 astro-ph.EP
The MgI line: a new probe of the atmospheres of evaporating exoplanets
对HD209458b的紫外线凌日观测揭示了中性镁逃离行星高层大气的特征。在MgI谱线中检测到的吸收提供了关于大气吹离发生的高度处的物理条件的前所未有的信息。在这里，我们使用一个三维模型的大气逃逸，估计过境吸收签名的MgI线的宿主恒星。这些特征的可探测性取决于恒星的亮度和中性镁的逃逸率。我们确定了一个样本的潜在蒸发的系外行星，涵盖了广泛的恒星和行星的属性，其扩展的外球面可能会被检测到通过镁碘线观测与目前的紫外线设施，允许进一步的步骤比较系外行星学。
2014-11-03 astro-ph.EP
A theory of transmission spectroscopy of hydrodynamic outflows from planetary atmospheres: Spectral-line saturation and limits on mass-loss constraints
Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)（安达卢西亚天体物理研究所）
通过将标准透射几何与稳态球对称等温外流耦合，建立了流体逃逸大气透射光谱理论，揭示了透明度限制和饱和两个区域，并给出了质量损失率可被约束的临界条件。
2026-04-08 astro-ph.EP
Giant Tidal Tails of Helium Escaping the Hot Jupiter HAT-P-32 b
研究通过覆盖 HAT-P-32 b 完整轨道的高分辨率光谱，发现显著逃逸氦及长度逾行星半径 53 倍的巨大前导、后随潮汐尾，并以三维流体动力学模拟解释其 Roche 瓣溢出机制。
2023-06-06 astro-ph.EP
Modeling H$α$ and He 10830 transmission spectrum of WASP-52b
通过Ly $α$、H $α$和He三重态（10830 $\rmÅ$）谱线的过量吸收，探测到逸出大气。同时对H $α$和He 10830谱线的吸收进行建模可以提供有关系外行星大气的有用约束。本文采用流体动力学模型结合非定域热力学模型和一种新的Monte Carlo模拟模型计算了H（2）和He（2 $^3$ S）的布居.本文首次在球形恒星Ly $α$辐射和球形行星大气的假设下，对Ly $α$辐射传输进行了蒙特卡罗模拟，计算了行星大气中Ly $α$的平均强度分布，这是估算H（2）粒子数所必需的。我们同时模拟了热木星WASP-52 b中H $α$和He 10830线的透射谱。我们发现，具有许多不同的H/He比的模型可以重现H $α$观测，如果宿主星具有（1）高X射线/极紫外（XUV）通量（$F_{\rm XUV}$）和相对低的X射线在XUV辐射（$β_m$）的份额，或（2）低$F_{\rm XUV}$和高$β_m$。He 10830 $\rmÅ$三重态的模拟表明，需要高的H/He比（$\sim$ 98/2）来拟合观测结果。拟合这两条线的模型将$F_{\rm XUV}$限制为基准值的0.5倍左右，将$β_m$限制为0.3左右。模型还表明，氢和氦来自逃逸的大气，和质量损失率约为2.8 $\times 10^{11}$ g s $^{-1}$。
2022-08-08 astro-ph.EP
Escaping Helium from TOI 560.01, a Young Mini Neptune
我们报道了从TOI 560.01（HD 73583 b）逃逸大气中的氦吸收，该行星是一颗围绕年轻K矮星（$\sim$ 600 Myr）运行的$R=2.8 R_\oplus$、$P=6.4$ d小海王星.使用Keck/NIRSPEC，我们检测到线芯中平均深度为$0.68 \pm 0.08$ %的信号。在一个月后获得的部分凌日期间，吸收信号重复，但稍微更强和更蓝，可能反映了恒星风环境的变化。进入发生在时间上，并且排出发生在白光排出的12分钟内，尽管吸收上升比下降更缓慢。这表明外流是略微不对称的，并且仅限于靠近行星的区域。吸收信号也显示出轻微的4 km/s红移，而不是预期的蓝移;如果行星有适度的轨道偏心率，这可能得到解释，尽管径向速度数据不支持这样的解释。我们使用XMM-牛顿观测重建高能量恒星光谱和模型的行星流出与1D和3D流体动力学模拟。我们发现，我们的模型通常高估了在运输过程中测量到的吸收幅度，蓝移的大小，或两者兼而有之。将金属丰度增加到100 $\times$太阳能抑制了信号，但预测的信号强度对金属丰度的依赖性是非单调的。将假定的恒星EUV通量减小3倍同样会显著抑制信号。
2021-12-15 astro-ph.EP
3D model of hydrogen atmospheric escape from HD209458b and HD189733b: radiative blow-out and stellar wind interactions
在HD209458 b和HD 189733 b的Ly-alpha中进行的凌日观测揭示了中性氢逃离行星的特征。我们提出了一个三维粒子模型的逃逸原子的动力学，并计算理论的Ly-alpha吸收线的轮廓，这可以直接与蓝翼线中观察到的吸收进行比较。对于HD 209458 b，观测到的逃逸原子速度高达-130km/s，这自然可以用辐射压加速来解释。观测结果很好地拟合了电离通量约为太阳的3-4倍，氢逃逸率在10^9- 10^11 g/s范围内，与理论预测一致。对于HD 189733 b，在2011年观测到中性氢的吸收，速度范围为-230至-140 km/s。这些速度高于HD 209458 b，需要额外的加速机制来加速逃逸的氢原子，这可能是与恒星风质子的相互作用。我们约束了恒星风（温度~ 3 × 10^4K，速度200+-20km/s，密度在10^3-10^7/cm ~ 3范围内）以及逃逸率（4 × 10^8 -10^11g/s）和电离通量（6-23倍太阳）。我们还揭示了存在的“逃逸限制”饱和制度，其中大部分逃逸气体与恒星质子相互作用。在这种质子密度高于~3x10^5/cm 3的情况下，吸收特征的幅度受到逃逸率的限制，而不依赖于风密度。在2010年的早期观测中没有探测到逃逸的氢，可以解释为当时恒星风的抑制，或者逃逸率比2011年低一个数量级。对于这两颗行星，最佳拟合模拟显示，逃逸的大气具有彗星尾巴…
2013-08-01 astro-ph.EP
CUTE reveals escaping metals in the upper atmosphere of the ultra-hot Jupiter WASP-189b
利用CUTE卫星对超热木星WASP-189b进行近紫外透射光谱观测，发现其高层大气温度约15000 K、质量损失率约4×10^8 kg/s，并探测到超出洛希瓣的Mg II和Fe II金属吸收，表明大气逃逸比现有模型预测更强。
2023-08-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
A Heavy Molecular Weight Atmosphere for the Super-Earth π Men c
强烈辐射的系外行星形成了扩展的大气层，可以用来探测更深的行星层。这种联系在小型系外行星的研究中特别有用，因为它们的大气层很难直接表征。在这里，我们报告的3.4σ检测的C II离子在一个单一的过境的超级地球π Men c在其太阳类主恒星的前面。凌日深度和多普勒速度与充满行星洛希瓣的离子一致，并优先远离恒星，这表明它们正在逃离行星。我们认为，π Men c拥有丰富的重挥发物（$>=$ 50{\%}的大气质量），但不一定是富碳的厚大气。我们的推理依赖于累积的证据，从报告的C II检测，H I原子在过去的过境，建模的行星的内部，并假设大气，幸存下来的最活跃的阶段，其太阳类主恒星，将生存另一个0.2-2 Gyr。根据目前的大气质量，π Men c仍然可能转变为裸露的岩石核心。我们的发现证实了小型系外行星的假设成分多样性，并代表了通过调查其扩展大气层来了解行星形成和演化路径的里程碑。
2021-01-30 astro-ph.EP
WASP-69b's Escaping Envelope is Confined to a Tail Extending at Least Seven Planet Radii
本研究利用 Keck/NIRSPEC 首次探测 WASP-69b 的逃逸外流，发现其形成至少延伸 7.5 个行星半径的蓝移尾部，支持恒星风冲压塑造模型。
2023-12-04 astro-ph.EP
H-Alpha Variability of V1298 Tau c
2300万年前的V1298 Tau系统拥有四颗凌日行星，是探索恒星形成后行星演化早期阶段的宝贵实验室。我们观察最里面的行星，V1298头c，在运输过程中使用LBT PEPSI获得高光谱分辨率表征逃逸材料附近的H-α线。我们没有发现强有力的证据表明大气物质以行星的轨道速度逃逸。相反，我们发现了一个深层恒星特征，它在百分之几的水平上变化，类似于以前对这颗行星的观测，可以用恒星活动来解释。我们试图监测宽带光学过境与LBT MODS，但没有达到所需的精度来表征大气或改善星历。
2021-08-19 astro-ph.EP
The Effects of Magnetic Fields on Observational Signatures of Atmospheric Escape in Exoplanets: Double Tail Structures
利用三维辐射MHD模拟和$α$凌日计算，研究了磁场对系外行星大气逃逸观测特征的影响。使用相同的恒星风，我们改变行星的偶极场强度（$B_p$）从0到10 G。对于$B_p<3$ G，逃逸大气层的结构开始脱离行星（$B_p=0$）后面的彗星状尾巴，因为我们看到轨道平面上方和下方有更多的吸收物质。对于$B_p\geq3$ G，我们发现赤道周围有一个“死区”，低速物质被困在闭合的磁场线中。死区将两个极外流分开，吸收物质沿着开放的磁力线逃逸，导致轨道平面上方和下方的双尾结构。我们证明了磁化行星的大气逃逸是通过极流发生的，而不是在非磁化模型中主要是夜侧逃逸。我们发现$B_p$的逃逸率略有增加，但这不应影响大气损失的时间尺度。当死区的大小随着$B_p$的增加而增加时，莱曼- $α$中的线中心吸收也会增加，因为在凌日过程中有更多的低速中性氢覆盖在星盘上。对于$B_p<3$ G，蓝翼的吸收减少了，因为逃逸的大气沿着视线被恒星风漏斗化。在红翼（以及蓝翼的$B_p>3$ G），磁层体积的增加导致吸收增加。最后，我们表明，过境以下和以上的中盘不同所造成的不对称的双尾结构。
2021-10-11 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
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
A High-Resolution NUV Transmission Spectrum of KELT-9b: Mg II and Fe II Escaping from the Hottest Known Giant Planet
Utah Valley University（犹他山谷大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；University of Bristol（布里斯托大学）
KELT-9b的高分辨率NUV光谱显示Mg II和Fe II逃逸，揭示了高温度恒星周围行星大气逃逸机制
2025-12-22 astro-ph.EP
The Impact of Enhanced EUV Flux on the Upper Atmosphere of Earth-like Exoplanets
本文利用GITM模拟最高50倍地球基准EUV通量下的类地行星高层大气，发现约10倍基准通量为大气稳定阈值，并指出一维模型难以刻画非均匀全球大气。
2025-08-29 astro-ph.EP
Strong fractionation of deuterium and helium in sub-Neptune atmospheres along the radius valley
研究使用 IsoFATE 模型模拟亚海王星大气逃逸中的氘和氦分馏，发现分馏机制和质量保留依赖性可为探究半径谷起源、行星表面压力及区分行星类型提供新策略。
2024-04-26 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
Evolution of a Water-rich Atmosphere Formed by a Giant Impact on an Earth-sized Planet
本研究模拟地球质量行星巨撞击后H₂-He-H₂O大气的光致质量损失，阐明核心成分与大气质量分数如何决定富水大气的形成及轨道分布。
2023-09-27 astro-ph.EP
A Self-Consistent 3D Hydrodynamic Model for Helium Transit Signatures in Evaporating Hot Jupiters
Leiden Observatory, Leiden University（莱顿天文台，莱顿大学）
研究热木星中三维效应如何影响氦传输特征，更新三维大气蒸发模型自洽求解流体动力学方程及氢和氦原子数，生成合成氦传输，分析不同恒星风强度和XUV通量下的模型结果，揭示了氦传输特征变化及原因。
2026-07-24 astro-ph.EP
A search for H$α$ absorption around KELT-3 b and GJ 436 b
对热行星周围扩展大气的观测产生了关于逃逸行星物质动力学的令人兴奋的结果。逃逸的行星气体的配置可能导致不对称的过境特征，在特定的原子跃迁中产生过境前和过境后的吸收。测量吸收的速度和强度可以提供对质量损失机制的约束，并可能提供行星与宿主恒星之间相互作用的线索。在这里，我们提出了一个搜索的H $α$吸收的热行星KELT-3 b和GJ 436 b的环行环境。我们没有发现任何证据表明，在两个独立的过境时期，每个系统被观察到的任何一点上，任何一颗行星周围的吸收。我们提供了两颗行星周围激发氢气氛的径向范围和密度的上限。GJ 436 b的零检测与同一系统测得的强Ly $α$吸收形成对比，表明大团中性氢云几乎完全处于基态。迄今为止唯一确认的系外行星H $α$吸收是在活跃恒星HD 189733 b周围进行的。KELT-3和GJ 436比HD 189733的活跃度低，暗示暴露在活跃恒星EUV光子下的系外行星大气更适合H $α$吸收探测。
2016-12-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Theory for planetary exospheres: III. Radiation pressure effect on the Circular Restricted Three Body Problem and its implication on planetary atmospheres
行星外太空层在其外部知之甚少，因为中性密度与仪器的探测能力相比很低。因此，外逸层模型往往是这种高空的主要信息来源。本文提出了一种新的方法来分析恒星辐射压对行星外大气层的附加影响。在一系列的论文中，我们提出了一个哈密顿方法的辐射压力的动力学轨迹，密度分布和逃逸的热通量的影响。我们的工作是对Bishop和Chamberlain（1989）研究的概括。在第三篇论文中，我们研究了恒星辐射压对圆形限制三体问题（CR3BP）的影响，也称为光引力CR3BP，以及它对行星外球面逃逸和稳定性的影响，特别是对热彗星。特别是，我们描述了变换的等势和拉格朗日点的位置，我们提供了一个修改后的方程的希尔球半径，包括辐射压力的影响。最后，热木星HD 209458b的应用程序揭示了恒星辐射压力引起的吹脱逃逸制度的存在。
2015-08-03 astro-ph.EP
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
Orbital Migration through Atmospheric Mass Loss
针对大气各向同性流失不导致行星轨道净迁移的问题，提出恒星风汇聚逃逸大气成尾流的各向异性模型，推导引力相互作用下的迁移表达式，发现向内迁移量为0.1-几个百分点，或可在共振行星对中观测，为大气质量损失模型提供约束。
2024-11-28 astro-ph.EP
The post-transit tail of WASP-107b observed at 10830A
了解高能辐射和恒星风对行星大气的影响对于解释近距离系外行星的观测特性至关重要。在10830 A的亚稳态氦线三重态中观测凌日系外行星，可以研究单个行星的扩展大气和逃逸过程。我们在Keck观测到一次WASP-107 b的NIRSPEC凌日，10830 A。我们的观测结果第一次具有显著的过境后阶段覆盖范围，我们在第四次接触后一个多小时内检测到过量吸收。这些数据可以解释为彗星状的尾巴延伸到大约7个行星半径，相当于大约两倍的洛希瓣半径。行星尾是基于逃逸的系外行星大气层的3D模拟，特别是那些逃逸的物质和强烈的恒星风之间的相互作用，并且之前已经在10830 A观测到，至少在另一颗系外行星上。WASP-107 b在10830 A观测到最大的中天吸收信号和最长的尾巴，仍然是大气逃逸研究的关键系外行星。
2021-07-19 astro-ph.EP
Global 3D simulation of the upper atmosphere of HD189733b and absorption in metastable HeI and Lyα lines
采用三维完全自洽的多流体动力学高层大气模型，模拟了热木星HD 189733 b的氢氦膨胀高层大气，以及亚稳氦Lya线和10830 A线的吸收.我们研究了高能恒星通量，恒星风和Lya冷却的影响，以重现现有的观测结果。我们发现，为了拟合10830 A谱线的吸收轮廓宽度，逃逸的行星高层大气应该接近于在HI密度高于3*10^6 cm^-3的高度上，Lya冷却显著降低时所实现的能量受限逃逸。根据模拟结果，我们将HD 189733 b的氦丰度限制在一个相当低的He/H~0.005。我们表明，在类似于太阳的中等恒星风的条件下，Lya线的吸收主要发生在洛希瓣内，这是由于约7%的热展宽。在一个数量级更强的风，一个显着的吸收约15%，在高蓝移速度高达100公里/秒的弓激波区，由于多普勒展宽。这些蓝移速度仍然低于在其中一次观测中检测到的速度（~200 km/s）。我们解释了所执行的观测之间的差异，虽然不是在所有的细节，由恒星活动和电离辐射（在10830 A线的情况下），和恒星风（在Lya线的情况下）的相关波动。
2022-05-03 astro-ph.EP
LRG-BEASTS: sodium absorption and Rayleigh scattering in the atmosphere of WASP-94A b using NTT/EFOSC2
我们提出了WASP-94 A b的光学透射光谱，这是这个高度膨胀的热木星的第一个大气特征。这颗行星的半径为$1.72^{+0.06}_{-0.05}$ R $_{\textrm{Jup}}$，质量只有$0.456^{+0.032}_{-0.036}$ M $_{\textrm{Jup}}$，平衡温度为$1508 \pm 75$ K。我们在智利拉西拉的ESO新技术望远镜（NTT）上用EFOSC 2仪器观测了这颗行星的凌日光谱：这是NTT/EFOSC 2首次用于透射光谱。对于$\sim200$埃的面元宽度，我们实现了$128$ ppm的平均渡越深度精度。这种高精度部分是通过将所有波长箱中的高斯过程超参数联系起来实现的。由此产生的透射光谱，跨越$3800 - 7140$埃的波长范围，表现出钠吸收与$4.9σ$的意义，这表明一个相对无云的大气。钠信号可能变宽，最佳拟合宽度为$78_{-32}^{+67}$埃，而仪器分辨率为$27.2 \pm 0.2$埃。我们还检测到一个陡峭的斜率在蓝端的透射光谱，表明存在的瑞利散射在大气中的WASP-94 A b。检索模型显示的证据所观察到的斜率是超瑞利和潜在的原因进行了讨论。最后，我们在WASP-94 A的CaII H&K线中发现了狭窄的吸收核心，这表明该恒星被逃离热木星的气体所笼罩。
2022-01-06 astro-ph.EP
