Characterizing the atmospheres of transiting rocky planets around late type dwarfs
最近观测到了凌日热木星行星的可见光和近红外光谱,揭示了其大气层的一些大气成分。在不久的将来,也可能实现对类地岩石行星的初次和二次日食观测。对地球透射光谱的定性表明,主要和微量大气成分都可能具有强烈的吸收特征,包括水、氧气和甲烷等重要的生物标志物。我们使用最近发表的经验地球透射光谱和各种恒星类型的恒星光谱进行的模拟表明,新一代超大型望远镜,如拟议的42米欧洲超大型望远镜(E-ELT),能够检索非常冷的恒星和棕矮星(Teff < 3100 K)周围的类地行星的透射光谱。例如,对于一颗Teff约为3100 K(M4)的恒星周围的双胞胎地球,在0.9至2.4微米波长范围内的水蒸气,甲烷,二氧化碳和氧气的光谱特征可以在100小时的观测时间内同时检测到,对于晚M恒星甚至更少。这种探测将构成该行星上存在生命的证据。对于半径是地球两倍的超级地球类型的行星,探测时间可以缩短到几个小时。
2011-02-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
High resolution Spectra of Earth-Like Planets Orbiting Red Giant Host Stars
在不久的将来,我们将拥有地面和空间望远镜,用于观测和确定类地行星的特征。虽然人们的注意力集中在围绕主序星运行的系外行星上,但已经发现了150多颗系外行星围绕红巨星运行,这就引出了一个有趣的问题:在红巨星的宜居带中运行的岩石世界是什么样的,以及如何描述它们。我们模拟反射和发射光谱的类地行星轨道的宜居带的红巨星主机与地面温度之间的5200和3900 K在地球等效距离,以及模型的行星光谱在其主机的整个演变。我们提出了一个高分辨率的光谱数据库的类地行星轨道在红巨星宜居带从可见光到红外线,以评估表征大气特征的可行性,包括生物特征的行星与即将到来的地面和空间为基础的望远镜,如极大望远镜和詹姆斯韦伯太空望远镜。
2020-10-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Predicted diversity in water content of terrestrial exoplanets orbiting M dwarfs
围绕M矮星的系外行星调查发现了越来越多的具有类似地球日射的系外行星。预计其中一些行星是岩石行星,具有有利于表面液态水的温和气候的潜力。然而,各种模型预测,在M矮星周围的经典宜居带中轨道运行的类地行星没有水或水太多,这表明M矮星周围的宜居行星可能很罕见。在这里,我们提出了一个更新的行星人口合成模型的结果,其中包括水富集在原始大气中的影响,所造成的大气氢氧化的岩石材料从传入的星子和岩浆海洋。我们发现,这种原始大气中的水生产被发现显着影响陆地岩石水行星的出现,产生不同的水含量。我们估计,5-10%的行星与大小$<1.3 R_\oplus$轨道早中期M矮星有适当的海水量的可居住性。这样的发生率将足以通过正在进行的和不久的将来的M-矮行星调查任务来检测潜在的宜居行星。
2022-09-29 astro-ph.EP
The influence of surface $CO_{\mathrm{2}}$ condensation on the evolution of warm and cold rocky planets orbiting Sun-like stars
宜居带是恒星周围的区域,在那里,液态水可以稳定地存在于行星表面。它的宽度通常被认为是由碳酸盐-硅酸盐循环的效率决定的,这种循环在我们的星球上维持了数十亿年的可居住表面条件。这种循环可能会被大量的$CO_{\mathrm{2}}$冰的表面凝结所抑制,这很可能发生在大气$CO_{\mathrm{2}}$含量足够高的遥远行星上。这样的过程可能会将$CO_{\mathrm{2}}$冰永久地困在行星内,威胁到它的长期可居住性。最近的工作已经模拟了最初围绕太阳运行的冰冷行星体的这种情况。在这里,我们使用一个先进的能量平衡模型来考虑最初温暖和寒冷的快速旋转的行星绕F-K恒星。我们表明,轨道距离的范围内发生显着的表面$CO_{\mathrm{2}}$冰冷凝显着减少的热启动行星。恒星类型并不影响这一结论,尽管表面$CO_{\mathrm{2}}$冰在较热恒星周围的宜居带的较大部分上凝结。因此,热启动模拟与1-D模型的预测是一致的,这表明在这些早期的模型中的经典宜居带限制仍然有效。我们还发现,冷启动模拟表现出的趋势是一致的,与以前的工作为太阳,虽然我们现在扩展到其他恒星类型的分析。
2021-03-30 astro-ph.EP
"Mega-Earths" are likely an artifact of stellar activity
McGill University(麦吉尔大学)
研究发现所谓“超级地球”是恒星活动的产物,并非真实存在的超大质量岩质行星,且质疑高斯过程用于测量活动恒星周围岩质行星质量的可靠性。
2026-10-12 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Extremophile life-form survey on rocky exoplanets
在其他地方寻找不同的生命形式是天体物理学和天体生物学研究的迷人领域。根据NASA系外行星档案数据库,目前已发现近3500颗系外行星。地球相似性指数(ESI)定义为半径、密度、逃逸速度和地面温度的几何平均值,范围从0(与地球不同)到1(地球)。在这项研究中,岩石系外行星,适合岩石依赖极端微生物,如:Chroococcidiopsis和Acarosporamto被选择,可以潜在地生存被考虑。介绍了殖民相似性指数(CSI),并对1650个岩石系外行星进行了分析,CSI基本上代表了适合岩石极端微生物生存的类地行星,这些极端微生物可以在极端温度下生存(即像沙漠一样热,像冻土一样冷)。在这项工作中,可居住的系外行星被确认为即使这些岩石极端微生物也无法通过使用CSI度量工具生存。
2018-05-29 astro-ph.EP
How formation time-scales affect the period dependence of the transition between rocky super-Earths and gaseous sub-Neptunes and implications for $η_\oplus$
美国宇航局的${\mathit Kepler}$任务最重要的进展之一是发现了大量新的高辐射行星,其大小介于地球和海王星之间。随后的分析表明,在大约1.5地球半径的地方,有一个从主要是岩石的超级地球到非岩石的次海王星的过渡,这必须有大量的挥发性包络。确定这些高辐射岩石行星的起源对于我们理解低质量行星形成和潜在宜居类地行星的频率至关重要。这些短周期岩石超级地球可能只是次海王星的剥离核心,由于大气光蒸发或其他过程而失去了它们的外壳,或者它们可能是一个单独的固有岩石行星群体,从来没有显著的外壳。使用大气光蒸发模型,我们表明,如果大多数裸露的岩石行星是亚海王星的蒸发核心,那么过渡半径应该随着调查推到更长的轨道周期而减小,因为在更宽的轨道上,只有具有较小的质量较小的核心的行星才能被剥离。另一方面,如果大多数岩石行星是在其盘消散后形成的,那么这些行星将在没有初始气体包层的情况下形成。在这种情况下,我们使用N体模拟的行星形成表明,过渡半径应增加轨道周期,由于增加固体质量可在其磁盘。此外,我们表明,这两种情况之间的区别应该是可能的,在未来几年内与径向速度后续的行星发现TESS。最后,我们讨论了这项工作的更广泛的影响,目前的努力来衡量$η_{\mathrm{\oplus}}$,这可能会产生显着高估,如果大多数岩石行星形成蒸发的核心。
2019-06-08 astro-ph.EP
Detectability of Rocky-Vapour Atmospheres on Super-Earths with Ariel
Ariel将标志着一个新时代的曙光,这是第一次大规模调查外行星大气层的科学目标,以解决有关行星组成,演化和形成的基本问题。在这项研究中,我们探讨了从岩浆海洋蒸发的大气在干燥,岩石超级地球轨道非常接近他们的宿主恒星的可探测性。探测到这样的大气层将为岩石行星提供一个明确的证据,但由于它们的光谱特征很小,目前可用的仪器具有挑战性。然而,一些最热的行星被认为具有由蒸发的岩石组成的大气,如Na和SiO,其光谱特征足够明亮,可以通过计划中的太空望远镜进行日食观测来检测。在这项研究中,我们发现,岩石超级地球的辐射温度为3000 K,距离地球高达20 pc,以及行星热超过3500 K和接近50 pc,具有SiO功能,这是潜在的日食光谱观测与阿里尔。
2021-03-07 astro-ph.EP
MIRECLE: Science Yield for a Mid-IR Explorer-Class Mission to Study Non-Transiting Rocky Planets Orbiting the Nearest M-Stars Using Planetary Infrared Excess
最近的研究表明,有可能利用一种新的观测和数据分析技术,利用混合光研究非凌日系外行星的大气层,这种技术依赖于同时获取宽波长光谱,并通过同时拟合恒星和行星光谱特征,从恒星光谱中分辨行星红外发射。这种新的数据分析技术被称为行星红外过量(PIE),它有可能为用相对适中的望远镜孔径测量最近恒星周围非凌日岩石行星的MIR相位曲线开辟机会。我们提出了一个任务和仪器概念,我们称之为和平号系外行星气候探测器(MIRECLE)的性能和科学产量的模拟,具有宽波长覆盖范围的中等尺寸低温望远镜的概念(1 - 18微米)和低分辨率(R ~ 50)这是一台光谱仪,设计用于同时检测冷岩石发射所需的波长覆盖和极端通量测量精度行星与PIE我们提出了探索性的模拟PIE测量附近的行星Proxima Cen b的潜在的科学收益,显示出潜在的测量与相对温和的观测时间的组成和结构的类地大气。我们还提出了几个任务架构和性能指标的整体科学收益,并讨论了技术性能要求和潜在的望远镜和仪器技术,可以满足这些要求。
2022-07-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Detecting Earth-like Biosignatures on Rocky Exoplanets around Nearby Stars with Ground-based Extremely Large Telescopes
当我们开始通过TESS和CHEOPS等任务在附近恒星的宜居带中发现岩石行星时,我们将需要在仪器和观测技术方面取得快速进展,这将使我们能够回答关键的科学问题,例如宜居带岩石行星的大气特征是什么?在岩石行星中,类似地球的生物特征有多普遍?这些行星与地球有多相似或不同?在接下来的十年里,我们预计会发现几个类似地球的候选者,但我们将没有工具来详细研究所有这些候选者的大气层。地面ELT可以识别这些候选系外地球光谱中的生物特征,并了解行星的大气在不同时期与地球的比较。凌日光谱学、高分辨率光谱学和ELT上的反射光直接成像可以在光学到近红外波长处识别M恒星周围的宜居带、岩石行星的多种生物特征。热红外直接成像可以探测AFGK恒星周围的宜居带、岩石行星,识别臭氧,并激发美国宇航局HabEx/LUVOIR等任务的反射光后续观测。因此,我们建议Astro 2020十年调查委员会支持:(1)在附近恒星周围的岩石行星上寻找类似地球的生物特征,作为一个关键的科学案例;(2)在未来十年内建造地基极大望远镜(ELT),这将提供大孔径和空间分辨率,以开始揭示附近恒星周围类似地球的大气层;(3)开发优化生物特征检测的仪器;(4)生成潜在生物特征气体的准确行列表,需要这些列表作为检测这些分子的模型模板。
2019-03-22 astro-ph.EP
Formation of Rocky Super-Earths From A Narrow Ring of Planetesimals
超级地球是银河系中最丰富的行星,其形成仍然难以捉摸。这些行星的质量通常超过地球的几倍;似乎主要是岩石,尽管经常被H/He大气包围;并且经常以倍数出现。此外,环绕同一颗恒星的行星往往具有相似的质量和半径,而那些属于不同系统的行星则表现出显着的整体多样性。在这里,我们提出了一个理论图片岩石行星形成,满足上述限制:最近的工作的基础上-这表明,星子可以迅速形成在离散的位置在磁盘-我们提出,超级地球起源于环内的硅酸盐丰富的星子在约1 AU。在这张图片的背景下,我们表明,行星的增长主要是通过岩石星子之间的成对碰撞,直到他们达到由隔离和轨道迁移调节的终端质量。我们量化我们的模型与数值模拟,并证明我们的合成行星系承担紧密的相似之处,多共振祖先的观察人口的短周期太阳系外行星。因此,我们的研究结果表明,短周期的超级地球在太阳系内的缺席,可以简单地归因于相对较低的质量的原始星子环内的原太阳星云。
2023-01-11 astro-ph.EP
Most 1.6 Earth-Radius Planets are not Rocky
开普勒任务,结合地面径向速度(RV)的后续行动和凌日时间变化的动态分析,彻底改变了对次海王星大小行星组成的观测限制。一个广泛的开普勒后续计划的结果,包括对22颗行星宿主恒星的多次多普勒测量,使具有RV质量限制的次海王星大小的凌日行星的数量增加了一倍多。这一具有质量和半径限制的前所未有的大而均匀的行星样本开启了对行星组成的基本群体进行统计研究的可能性。我们专注于岩石系外行星(由铁和硅酸盐组成)和具有大量挥发物层(H/He和天体物理冰)的行星之间有趣的过渡。应用分层贝叶斯统计方法的样本开普勒过境亚海王星行星与凯克RV后续行动,我们限制了近距离行星(轨道周期小于~50天)的比例,足够密集的岩石,作为行星半径的函数。我们发现,大多数1.6地球半径的行星密度太低,不能单独由铁和硅酸盐组成。在更大的半径下,对岩石行星比例的限制更加严格。这些见解的岩石和挥发物丰富的行星的大小人口提供了经验约束行星形成理论,并指导行星半径的范围被认为是在“类地”行星,$η_{Earth}$的发生率的研究。
2015-03-03 astro-ph.EP
Masses and radii for the three super-Earths orbiting GJ 9827, and implications for the composition of small exoplanets
超级地球属于一类行星,在太阳系中找不到,但在银河系中却很常见。鉴于一些超级地球是岩石的,而另一些则保留了大量的大气,他们的研究可以提供岩石行星和气态行星形成的线索,特别是-他们可以帮助限制光蒸发在塑造系外行星种群中的作用。GJ 9827是一个已知拥有3个超级地球的系统,轨道周期分别为1.2天,3.6天和6.2天。在这里,我们使用新的HARPS-N径向速度测量,以及以前公布的径向速度,以更好地约束GJ 9827行星的属性。我们的分析无法对GJ 9827 c的质量进行严格的限制,但确实表明GJ 9827 b是岩石,其成分可能与地球相似,而GJ 9827 d几乎可以肯定保留了挥发性的外壳。因此,GJ 9827在半径差距的两侧都有行星,半径差距似乎将超级地球分为半径低于$\sim 1.5 R_\oplus$的主要岩石,以及仍然保留大量大气和/或挥发性成分的行星,半径高于$\sim 2 R_\oplus$。这三颗行星中受辐射较少的一颗仍然保留着大气层,这可能表明光蒸发在这个系统中行星的演化中发挥了关键作用。
2019-01-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Thermodynamic Limits on Magnetodynamos in Rocky Exoplanets
为了确定磁性发电机是否在比地球更大或更热的岩石系外行星中运行,我们开发了一个分化的岩石行星及其热演化的参数模型。我们的模型再现了目前地球内部和磁场的既定性质。当应用于金星时,假设行星缺乏板块构造,并且具有粘度升高的脱水地幔,该模型显示发电机关闭或从未运行。我们的模型预测,在一个固定的行星质量,发电机的历史是敏感的核心大小,但不长寿命的,发热的放射性核素的初始库存。它预测,大于2.5个地球质量的岩石行星将不会发展内核,因为铁固相线的温度-压力斜率变得比核心的温度-压力斜率更平坦。相反,铁“雪”将在这些核心附近或顶部凝结,向上的潜热净转移将抑制对流和发电机。更大质量的行星可能由于核心冷却而具有贫血的发电机,但前提是它们具有移动的盖子(板块构造)。这些发电机的寿命随着行星质量的增加而缩短,但随着地面温度的升高而延长。像金星一样的大质量行星,有着停滞的盖子和更粘稠的地幔,将完全缺乏发电机。我们确定了岩石行星上的磁场的两个替代来源:在非常短的周期轨道上的行星的热或熔融的上层引起的涡电流,和发电机的离子导电层的“海洋”行星与水(冰)的上地幔中的~10%的质量。
2010-05-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
A model Earth-sized planet in the habitable zone of $α$ Centauri A/B
岩石系外行星的整体化学成分和内部结构对于了解其长期演化和潜在的可居住性至关重要。对太阳系岩石天体和其他行星系的化学成分的观测越来越多地显示出一种一致的图景,即岩石行星的化学成分反映了其宿主恒星的难熔元素,而这种表达方式则分解为挥发物。这一行为可以用行星形成和早期演化过程中的挥发分来解释。在这里,我们应用一个脱挥发分模型与太阳系天体校准我们最近的类太阳恒星的化学成分- $α$半人马座A和B -估计在这个二元系统(“$α$ -半人马座地球”)中的任何可居住带岩石行星的整体组成。通过对可能的行星内部和早期大气的进一步建模,我们发现与地球相比,这样的行星预计具有(i)类似地由硅酸盐主导的还原(原始)地幔,尽管富含含碳物质(石墨/金刚石);(ii)稍大的铁核心,核心质量分数为$38.4_{-5.1}^{+4.7}$ wt%(参见图1)。地球的32.5 $\pm$ 0.3重量%);(iii)相当的水储存能力;和(iv)类似于太古代地球的CO $_2$ -CH $_4$ -H $_2$ O主导的早期大气。进一步考虑到它的$\sim$低25%的来自长寿命放射性核素的内在放射性加热,一个古老的$α$ -Cen-地球(比地球老$\sim$ 1.5-2.5 Gyr)预计有效率较低的地幔对流和行星表面重塑,具有潜在的长期停滞盖制度的历史。
2022-01-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Laboratory spectra of hot molecules: data needs for hot super-Earth exoplanets
大多数恒星现在被认为支持系外行星。迄今为止发现的许多系外行星都被归类为有大气层的岩石天体。然而,这些天体中的大多数由于轨道周期短而很热。模型表明,水是它们大气中的主要物种。高温预计将把这些大气层变成一个(高压)蒸汽浴,其中含有熔融岩石的残留物。这些炽热岩石天体的光谱将与较冷的天体或炽热气体巨星的光谱非常不同。分子建议是重要的光谱学这些对象的审查与相应的光谱数据的当前状态。作为ExoMol项目的一部分,讨论了建立适用于岩石超级地球大气模型的线性/截面综合数据库的前景。总结了量子力学方法在线性生产中的应用及其面临的挑战。
2017-05-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Role of Magma Oceans in Maintaining Surface Water on Rocky Planets Orbiting M-Dwarfs
本研究通过0维箱式模型揭示,岩浆海洋的持续时间和深水循环可帮助M矮星周围的类地行星保留表面水,维持宜居条件,避免干燥。
2023-10-11 astro-ph.EP
The Habitability of Planets Orbiting M-dwarf Stars
M-矮行星的可居住性的前景长期以来一直存在争议,这是由于这些低质量恒星周围独特的恒星和行星环境与更热,更明亮的类太阳恒星之间的关键差异。在过去十年中,空间和地面观测站在测量小型行星在M矮星的宜居带轨道上运行的可能性方面取得了重大进展。我们现在知道,大多数M矮星都是紧密堆积的行星系的宿主,其特征是缺乏质量为1000亿美元的行星和存在多个岩石行星,其中大约三分之一的岩石M矮星在宜居带内运行,在那里它们有可能在其表面支持液态水。理论研究还量化了M矮星的光谱能量分布与其行星的大气层和表面之间的相互作用对气候和可居住性的影响。这些和其他最近的结果填补了Tarter et al.(2007)和Scalo et al.(2007)在近十年前发表的综述论文中存在的知识空白。在这篇评论中,我们提供了一个全面的图片的M-矮行星的发生和可居住性的基础上,在过去十年中在这方面所做的工作,目前的知识,并总结了未来的发展方向计划在这个快速发展的领域。
2017-02-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Interpretation and diversity of exoplanetary material orbiting white dwarfs
用中等分辨率的光学光谱学观测了9颗金属污染的白矮星,通过与太阳系天体的比较,确定并解释了光球丰度。提出了一种改进的方法,使这种比较,克服了潜在的弱点,以前的分析,与众多的错误来源被认为是突出的限制解释。这些恒星被推断为吸积岩石,挥发性差的小行星材料,起源于分化的机构,符合共识模型。样本中污染最严重的恒星检测到14种金属,似乎是从岩石星子中吸积的物质,其成分类似于地幔,核心成分为少量的铁镍。一些不寻常的丰度是存在的:一颗恒星是强烈的钙耗尽,而其他两个显示钠丰度高于散装地球,推测要么反映多样性的形成条件的源材料,或过去的吸积事件的痕迹。另一颗恒星显示出明显的迹象,吸积在大约500万年前停止,导致镁在光球丰度中占主导地位,因为它具有观测到的元素中最长的扩散时间。观察这种后吸积系统允许约束被放置在模型的吸积过程。
2019-08-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hot Earth or Young Venus? A nearby transiting rocky planet mystery
本研究通过建模分析宜居带内边缘的凌星超级地球LP 890-9c的大气与透射光谱,发现其不同环境演化情景的光谱差异显著,为揭示炎热类地行星演化及地球长期未来提供关键见解。
2022-11-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
Theoretical Emission Spectra of Atmospheres of Hot Rocky Super-Earths
最近的过境高密度超级地球的检测的动机,我们探讨了热岩石超级地球轨道非常接近他们的宿主恒星的可探测性。在足够热的环境中,它们的岩石表面被熔化,它们的大气层由来自岩浆海洋的气体组成。在这项研究中,我们调查的大气的辐射特性,是在气体/熔体平衡与底层岩浆海洋。我们的平衡计算产生Na,K,Fe,Si,SiO,O和O $_2$作为主要的大气物种。我们整理了文献中这些物种的辐射吸收线数据,计算了它们在0.1- 100 ~ $\mathrm{μm}$波长范围内的吸收不透明度。利用它们,我们整合了大气的热结构。然后,我们发现,逆温发生在大气中,因为紫外线吸收的SiO。此外,我们还计算了二次食期间行星与恒星的辐射通量之比,发现SiO在4~ $\mathrm{μm}$处引起的显著辐射特征可被Spitzer探测到,而在10和100~ $\mathrm{μm}$处引起的显著辐射特征可被未来的空间望远镜探测到。
2015-01-24 astro-ph.EP
Electromagnetic induction heating as a driver of volcanic activity on massive rocky planets
目标。我们研究了质量超过3-4 Mearth的岩石超级地球上火山活动的可能驱动机制。由于这些行星地幔的高重力和压力,即使由于潮汐加热和放射性衰变而释放的能量很大,深部地幔层的熔化也可以被抑制。在这里,我们调查是否一个新发现的加热机制,即感应加热的恒星的磁场,可以驱动这些行星上的火山活动,由于其独特的加热模式在地幔的上部。在这个区域中,压力还没有高到足以阻止熔体形成。方法.使用超级地球HD 3167 b作为一个例子,我们计算感应加热在行星的内部假设一个典型的热岩石行星和一个温和的恒星磁场典型的一个老的不活跃的恒星的电导率分布。然后,我们使用地幔对流程序(CHIC)模拟了火山放气随时间的演化。结果我们表明,虽然在大多数情况下,在没有感应加热的情况下,HD 3167 b上的火山放气并不是很显著,但这种加热机制改变了画面,并导致从行星地幔中放气的大幅增加。这一结果表明,感应加热与高地面温度相结合,能够驱动巨大的超级地球上的火山活动,这具有重要的观测意义。
2020-04-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
The white dwarf planet WD J0914+1914 b: barricading potential rocky pollutants?
最近报道了一颗冰巨星围绕白矮星WD J 0914 +1914运行,距离大约为0.07 au。在这颗白矮星的光球层中没有探测到岩石污染物,这与几乎所有其他已知的白矮星行星系的观测结果形成了鲜明对比。在这里,我分析了外部现存的岩石小行星,巨石,鹅卵石和鹅卵石的前景,辐射向内漂移过去的行星,由于相对较高的光度(0.1 L_太阳),这特别年轻(13百万年)的白矮星。卵石和鹅卵石从坡印廷-罗伯逊阻力中漂移得太慢,无法绕过行星,但巨石和小行星受到更强的雅科夫斯基效应的影响。在本文中,我(一)地方的时间尺度上的下限,这些对象到达行星的轨道,(二)建立3米的近似极限半径以上的巨石漂移太慢,以避免与行星碰撞,和(iii)计算边界上的一部分巨石成功穿越平均运动共振和行星的希尔球,最终污染恒星。总的来说,我发现,地球作为一个屏障,而不是一个促进辐射驱动的岩石污染,这表明未来的岩石污染物将最有可能来自遥远的散射事件。
2020-02-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Water on Hot Rocky Exoplanets
数据显示,大多数轨道周期为$p$ $<$ 100 d的岩石系外行星(“热”岩石系外行星)形成于富含气体的次海王星,随后失去了大部分的外壳,但这些岩石系外行星是否仍然有大气层是未知的。我们确定了一条路径,通过该路径,轨道周期为10-100天的1-1.7 $R_{Earth}$(1-10 $M_{Earth}$)岩石系外行星可以获得长寿命的10-2000巴的大气,这些大气是H $_2$ O主导的,平均分子量为$>$ 10。这些大气层是在行星从亚海王星演变成岩石系外行星的过程中形成的。由硅酸盐岩浆中的铁氧化物还原而成的H $_2$ O在岩浆中高度可溶,形成溶解的储层,只要H $_2$占主导地位的大气持续存在,就不会损失。大尺寸的溶解储库缓冲H $_2$ O气氛,防止H $_2$分散后的损失。在我们的模型中,一个长寿的,以水为主的大气是一个共同的结果,有效的相互作用之间的星云衍生的大气(峰值大气质量分数0.1-0.6重量%)和氧化岩浆($>$ 5重量% FeO),其次是大气损失。这一观点预测,大多数轨道周期为10-100天,半径在半径谷下边缘0.1-0.2 $R_{Earth}$范围内的岩石行星仍然保留着H $_2$ O大气层。这一预测即将通过JWST进行测试,并对凌日超级地球的数据解释产生影响。
2021-03-13 astro-ph.EP
Post-Keplerian obliquity variations and the habitability of rocky planets orbiting fast spinning, oblate late M dwarfs
到目前为止,已经发现了几十颗围绕M矮星运行的类地行星。其中一些已经引起了人们的兴趣,因为它们潜在的长期可居住性;这种可能性目前在文献中激烈辩论。我表明,后开普勒(PK)轨道岁差可能会影响一个虚构的地球行星轨道的光谱类M9 V与$M_\star=0.08\,M_\odot$在$a=0.02\,\mathrm{au}$的扁圆型M矮星的可居住性,对应于一个轨道周期$P_\mathrm{b}\simeq 4\,\mathrm{d}$,诱导长期变化的行星的可居住性$\varepsilon$,在某些情况下,从生命的可持续性的角度来看,可能不会被视为微不足道。我恢复的分析轨道平均方程的pK岁差,经典和广义相对论,单位矢量$\boldsymbol{\hat{S}},\,\boldsymbol{\hat{h}}$的行星的自旋和轨道角动量$\boldsymbol S,\,\boldsymbol{L}$进入$\varepsilon$,并通过生产的时间序列的pK变化$Δ\varepsilon(t)$的一致性数值积分。对于自转周期为$P_\star \simeq 0.1-1\,\mathrm{d}$量级的快速旋转M矮星,行星的结晶度$\varepsilon$在时间尺度$Δt \simeq 20-200\,\mathrm{kyr}$上可以经历经典的pK大变化$Δ\varepsilon(t)$高达数十度,这取决…
2021-03-18 astro-ph.EP gr-qc physics.space-ph
Toward a Deterministic Model of Planetary Formation VI: Dynamical Interaction and Coagulation of Multiple Rocky Embryos and Super-Earth Systems around Solar Type Stars
视向速度和凌日观测表明,太阳型恒星上的超级地球,其质量和周期可达~20 M_E和几个月,比那些质量为20 M_E的气体巨星更常见。在许多情况下,这些超级地球是多行星系统的成员,它们之间的相互动力学相互作用影响了它们的形成和演化。在本文中,我们修改了现有的数值人口合成方案,以考虑到原行星胚胎的相互作用,其不断发展的出生气盘,以及他们的密切散射和共振相互作用。我们表明,这是可能的一组紧凑的胚胎出现内部的冰线,生长,迁移,并聚集成紧密包装的车队,失速在其宿主恒星附近。在盘气耗尽后,它们经历轨道交叉、近距离散射和巨大撞击,形成多个岩石地球或超级地球,它们在约0.1AU的非共振轨道上运行,偏心率约为0.01 - 0.1。我们认为,大多数周期在几天到几周之间的难熔超级地球可能是通过这个过程形成的。这些超级地球与类海王星冰巨星的不同之处在于它们的紧凑尺寸和缺乏实质性的气体外壳。
2010-06-14 astro-ph.EP
Revising Properties of Planet-host Binary Systems II: Apparent Near-Earth Analog Planets in Binaries Are Often Sub-Neptunes
在其恒星的宜居带内或附近识别岩石行星(近地类似物)是过去和现在许多行星搜索任务的关键动机之一。对近地类似物的普查很重要,因为它为计算类地行星的出现率提供了信息,这反过来又为计算未来直接成像其他地球的任务的收益提供了信息。只有少数潜在的近地类似物被确定,这意味着每个行星都应该仔细审查,然后纳入发生率计算。在双星系统中已经确定了一些假定的近地类似物。然而,恒星的多样性会使测量的行星性质产生偏差,这意味着近距离双星中明显的近地类似物可能具有与最初测量不同的半径或星座。我们同时适合未解决的光谱学,光学散斑和近红外AO对比度,和未解决的测光,并检索修订后的恒星温度和半径的样本11个二进制开普勒目标,主机至少一个近地模拟行星,共17个行星候选人。我们发现样本中的17颗行星中有10颗的半径落入或超过半径差距,这表明它们不是岩石行星。只有两颗行星保持着超级地球的半径,并留在宜居带,使它们成为岩石行星出现率计算的良好候选者。
2022-08-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Rocky Planet Formation: Quick and Neat
我们重新考虑了普遍持有的假设,即温暖的碎片盘是类地行星形成的痕迹。根据系外行星调查推断,在成熟的太阳型恒星周围,地球质量的行星出现率很高(大约20%),而在预期的类地行星聚集时期(大约1千万年),太阳型恒星周围温暖的尘埃碎片出现率很低(不到2-3%),这与此形成了鲜明的对比。如果在AU距离的地球质量的行星是行星形成过程的常见结果,这种差异表明岩石行星形成发生得更快和/或比传统认为的更整洁,几乎没有留下尘埃特征。或者,类地行星的发生率被高估了,或者一些以前未被认识到的物理机制有效地从类地行星区域清除了温暖的尘埃。一个有希望的去除机制是残留气体盘中的气体阻力,其表面密度大约或略大于最小质量太阳星云的0.001%。
2016-08-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Compositional Diversity of Rocky Exoplanets
恒星组成对于检查岩石系外行星的密度和组成范围,测试它们与地球的相似性至关重要。恒星元素丰度和行星轨道数据显示,在大约5000种已知矿物中,行星外硅酸盐地幔将主要包含橄榄石、斜方辉石和单斜辉石、$\pm$石英和镁铁锰矿;可能不存在完全外来的矿物。了解这些奇异的地质系统需要更好地将地质见解与天文数据结合起来。对系外行星的研究就像一面镜子,反映了我们对地球和邻近行星的不完全理解;新的地质/行星实验,由系外行星研究提供信息,需要有效的进展。
2021-08-18 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Mass-Radius Relation for Rocky Planets based on PREM
现在已知有几颗小而致密的系外行星,可以与地球和金星进行比较。这种比较需要将它们的质量和大小转换为演化的多层内部行星的组成模型。这种理论模型依赖于我们对地球内部的理解,以及独立推导的状态方程(EOS),但迄今为止还没有涉及直接从地球的地震模型(PREM)外推。为了便于更详细地比较小的系外行星和地球之间的成分,我们在这里推导出一个半经验的质量半径关系的两层岩石行星的基础上PREM:${\frac{R}{R_\oplus}} = (1.07-0.21\cdot \text{CMF})\cdot (\frac{M}{M_\oplus})^{1/3.7}$,其中CMF代表核心质量分数。适用于1 $\sim$ 8 M $_{\oplus}$和0.0 $\sim$ 0.4的CMF。将这个公式应用于地球和金星以及几个已知的半径和质量测量精度优于$\sim$ 30\%的小型系外行星,给出了$0.26\pm0.07$的CMF拟合。
2016-02-04 astro-ph.EP
Compositions of Hot Super-Earth Atmospheres: exploring Kepler Candidates
本文概述了一种简单的方法来评估热岩石行星的大气成分,假设不同类型的行星组成,并使用相应的模型计算。为了探索1000 K以上的热大气,我们对硅酸盐岩浆的蒸发进行了建模,并根据开普勒2011年2月发布的数据,根据行星的半径和半长轴估计了大气成分的范围。我们的研究结果显示了5种热的岩石超级地球大气层的大气类型,强烈依赖于初始成分和行星到恒星的距离。我们提供了一组简单的参数,可用于评估开普勒任务和其他搜索提供的当前和未来候选人的大气成分。
2011-10-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Does a Differentiated, Carbonate-Rich, Rocky Object Pollute the White Dwarf SDSSJ104341.53+085558.2?
本文介绍了被尘埃和气体包裹的、污染的单颗白矮星SDSSJ 104341.53 +085558.2(以下简称SDSSJ 1043 +0855)的光谱观测结果。哈勃太空望远镜宇宙起源摄谱仪远紫外光谱结合深凯克HIRES光谱揭示了元素C,O,Mg,Al,Si,P,S,Ca,Fe和Ni,并在SDSSJ 1043 +0855的光球层中对Sc,Ti,V,Cr和Mn进行了有用的限制。从这组元素中,我们确定SDSSJ 1043 +0855吸积的母体类似于硅酸盐月球或地球的外层,因为它是岩石和贫铁的。结合与其他严重污染的白矮星的比较,我们能够确定SDSSJ 1043 +0855所吸积的物质可能来自分化物体的最外层。此外,我们提出的证据表明,一些污染的白矮星(包括SDSSJ 1043 +0855),使我们能够检查分化的太阳系外岩石体的结构。相对于地月系统,污染SDSSJ 1043 +0855的体内碳含量增加可以用一个模型来解释,其中大量的增生岩石矿物以碳酸盐的形式存在;具体来说,通过这个模型,增生物质可以达到9%的碳酸钙质量。
2016-10-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
A link between rocky exoplanet composition and stellar age
研究发现岩石系外行星的组成与恒星年龄相关,较致密行星围绕年轻恒星,这源于银河系化学演化,影响行星形成条件与性质。
2025-03-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Can the dustiest main sequence stars tell us about the rocky planet formation process?
主序星承载着极大量的内行星系统碎片,可能正在经历短暂的尘埃产生事件。这些事件的性质,如果它们可以明确地归因于一个单一的过程,可能会告诉我们岩石类地行星的形成和/或早期演化。在这篇文章中,我研究了一些已知的尘埃最多的主序星和三个过程,这些过程可能能够再现它们所观察到的特性。通过这个活动,我也估计了A型恒星拥有小行星带状微行星群的可能性。
2015-09-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
In-situ Accretion of Hydrogen-Rich Atmospheres on Short-Period Super-Earths: Implications for the Kepler-11 Planets
最近发现的低密度超级地球的轨道周期短的动机,我们已经调查了原位吸积的H-He大气的岩石体嵌入在消散的温暖的磁盘,通过模拟准静态演化的大气连接到周围的磁盘。我们已经发现,大气演化有两个明显不同的结果,这取决于岩石体的质量:虽然大质量岩石体上的大气经历了失控的盘-气体吸积,但轻岩石体上的大气在盘扩散期间经历了显着的侵蚀。在大气侵蚀过程中,以往被忽视的岩体热含量起着重要作用。我们还认识到,在本研究中感兴趣的质量范围内,大气质量对盘温度相当敏感。我们的理论被应用到最近探测到的绕开普勒-11轨道运行的超级地球,以研究行星是岩石为主的相对厚的H-He大气层的可能性。该应用程序表明,原位形成的结构建模推断的相对厚的氢-氦气氛是可能的,只有在有限的条件下,即相对缓慢的磁盘耗散和/或凉爽的环境。这项研究表明,低密度超级地球为理解行星吸积和盘演化提供了重要线索。
2012-04-24 astro-ph.EP
A Pilot Search for Evidence of Extrasolar Earth-analog Plate Tectonics
相对于钙,锶和钡在地球的陆壳中明显富集,而在太阳系中其他不同岩石体的玄武岩壳中则相对富集。在这里,我们都重新检查可用的存档凯克光谱,把上限的n(Ba)/n(Ca),并重新审视发表的结果,为n(Sr)/n(Ca)在两个白矮星已吸积岩石星子。我们发现,最多只有一小部分的污染是来自地壳物质,经历了独特的元素增强引起的地球模拟板块构造。鉴于人们对太阳系外岩石行星的物理结构有着浓厚的理论兴趣,这一研究应该扩展到其他目标。
2014-07-22 astro-ph.EP
Evidence of 1:1 slope between rocky Super-Earths and their host stars
University of Toronto(多伦多大学);Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学);Gemini Observatory(Gemini 天文台)
本研究通过分析21颗岩质超级地球及其宿主恒星的数据,发现两者铁质量分数存在1:1最佳拟合关系,但需更大样本验证。
2026-01-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planet Earth in reflected and polarized light: II. Refining contrast estimates for rocky exoplanets with ELT and HWO
本研究通过3D辐射传输模拟精化邻近岩石系外行星的反射光与偏振光对比度估计,发现简化模型高估对比度两倍,建议采用分数偏振测量以更好表征地球类似行星。
2025-06-04 astro-ph.EP
Magnetodynamo Lifetimes for Rocky, Earth-Mass Exoplanets with Contrasting Mantle Convection Regimes
我们使用了一个铁的核心的热模型来计算在地球质量的岩石行星,以确定发电机的寿命和强度与不同的地幔构造制度,地面温度,和核心属性的行星的敏感性magnetodynamo演化。在核幔边界(CMB)的热流来自于地幔对流的数值模型与粘性/假塑性流变学,捕捉板状构造的现象。我们的热演化模型预测了地球的长寿命(~8 Gyr)场和具有板块构造的地球质量系外行星的类似发电机演化。升高的地面温度和压力依赖的地幔粘度都降低了CMB热流,但只产生稍微长寿命的发电机(~8-9.5 Gyr)。具有相对较低CMB热流的单板(“停滞盖”)行星产生长寿命(~10.5 Gyr)发电机。这些较弱的发电机可以停止数十亿年,随后由于与内核增长相关的额外熵产生而重新激活,这可能解释了今天金星上没有磁场。我们还表明,发电机的操作是敏感的初始温度,大小和固相线的行星的核心。这些依赖性将严重挑战任何试图根据磁场的存在或不存在来区分具有板块构造和停滞盖的系外行星的尝试。
2013-04-09 astro-ph.EP
The NASA-UC Eta-Earth Program: III. A Super-Earth orbiting HD 97658 and a Neptune-mass planet orbiting Gl 785
我们报告发现的行星轨道两个明亮的,附近的早期K矮星,HD 97658和Gl 785。这些行星是由开普勒模型的径向速度测量与NASA-UC埃塔-地球巡天的ERAK-HIRES探测到的。HD 97658 b是一颗近距离的超级地球,最小质量Msini = 8.2 +/- 1.2 M_Earth,轨道周期P = 9.494 +/- 0.005 d,轨道符合圆形。Gl 785 b是一颗质量相当于海王星的行星,其质量为21.6 +/- 2.0 M_Earth,轨道偏心率为0.30 +/- 0.09,P = 74.39 +/- 0.12 d。费尔伯恩天文台的T12 0.8米自动测光望远镜的测光观测显示HD 97658在径向速度周期为0.09毫等时的光度常数,支持行星的存在。
2010-11-01 astro-ph.EP
Towards a Classification Scheme for the Rocky Planets based on Equilibrium Thermodynamic Considerations
根据朗道-金兹伯格相变理论对地球系统的描述,提出了一个岩石行星的分类方案。三个主要的平衡态可以被识别,相关的行星状态或阶段是:类地球全新世状态;热金星状态;冷火星状态。该计划是基于一种方法提出的理解地球从全新世到人类世的过渡,驱动的影响,人类活动对地球系统。在目前的工作中,我们确定的自然条件,导致行星上的转换,迫使他们进入上述确定的状态之一。我们将讨论如何描述这些转换的参数可以与系外行星的观测。在分析相关的物理参数时,我们被地球和金星之间的相似性所打动,以及人类世过渡可能导致地球温室情景的可能性有多大。
2022-06-13 astro-ph.EP physics.geo-ph
Leveraging Models to Constrain the Climates of Rocky Exoplanets
近年来,为地球开发的数值模型已被用于研究系外行星气候,以了解广泛的系外行星特性如何影响其气候状态。最近的发现和即将到来的附近岩石系外行星的特征,为理解塑造行星气候并导致地球持久可居住性的过程开辟了一条途径。在这篇综述中,我们总结了最近在了解岩石系外行星气候方面的进展,包括它们的大气结构,化学,演化以及大气和海洋环流。我们描述了当前和即将到来的天文观测,这些观测将限制岩石系外行星的气候,并描述了建模工具将如何为未来的观测提供信息和解释。
2021-08-18 astro-ph.EP
Rocky Worlds Limited to ~1.8 Earth Radii by Atmospheric Escape During a Star's Extreme UV Saturation
最近对低质量(<10 $M_{\oplus}$)系外行星的观测和分析发现,岩石行星的半径只有1.5-2 $R_{\oplus}$。对于岩石行星和气体包裹行星(或可能的水世界)之间二分法的原因存在两种一般假设:要么低质量行星不一定形成几重量的厚大气层。%,或者这些行星上的厚厚的大气层很容易在年轻母星的X射线和极紫外线(XUV)辐射的驱动下逃逸。在这里,我们表明,岩石和气体包围的行星之间的截止,由于流体动力逃逸是最有可能发生在平均半径为1.76 $\pm$ 0.38(2 $σ$)$R_{\oplus}$周围的类太阳恒星。我们研究了岩石行星半径的限制,通过流体动力学逃逸在很大范围内可能的模型输入,使用10,000个参数组合随机抽取合理的参数范围。我们发现岩石和气体包围的行星,同意与观察到的截止之间的截止。低质量行星的原始大气层极度膨胀,可用于XUV吸收的大截面导致在恒星XUV饱和的~ 1亿年阶段大气层完全丧失。相比之下,更大质量的行星有更少的膨胀大气和更少的逃逸,因此通过XUV饱和保持厚厚的大气,然后随着XUV和逃逸通量随时间的推移而无限期下降。我们的模型和系外行星数据之间的一致性使我们得出结论,流体动力学逃逸合理地解释了在1.5-2 $R_{\oplus}$范围内观察到的岩石行星大小和少数行星(“山谷”或“半径差距”)的上限。
2017-08-17 astro-ph.EP
Radiogenic Heating and its Influence on Rocky Planet Dynamos and Habitability
岩石行星在地质时间尺度(Gyr)上的热演化取决于长寿命放射成因元素钾、钍和铀的热量输入。后两者在岩石行星地幔中的浓度在不同的行星系之间可能会有一个数量级的差异,因为Th和U,像其他重r过程元素一样,是由罕见的恒星过程产生的。在这里,我们讨论了这些变化对地球大小的行星的热演化的影响,使用一维参数化对流模型。假设Th和U丰度符合地球化学模型的散装硅酸盐地球的基础上南极陨石,我们发现,地球有足够的辐射加热,以保持持久的发电机。根据这一模型,由重r过程元素丰度较高的恒星组成的类地行星,如光谱中铕的相对丰度所示,很可能在其生命周期的很大一部分时间内缺乏发电机,这对生物圈的承载可能产生负面影响。由于我们的一维模型的定性结果强烈依赖于粘性的处理,进一步的调查,使用全三维对流模型是可取的。
2020-11-09 astro-ph.EP
Triaxial Deformation and Asynchronous Rotation of Rocky Planets in the Habitable Zone of Low-Mass Stars
在宜居带内围绕M矮星运行的岩石行星往往会被潮汐耗散驱动而同步旋转,这可能会给维持行星上的适居气候带来困难。然而,行星可能会被捕获到异步自旋轨道共振中,如果行星有足够大的内在三轴变形,这种捕获可能更有可能。我们推导出了岩石行星的最大三轴度的解析表达式,有和没有液体信封,作为行星的半径,密度,刚度和断裂的临界应变的函数。导出的最大三轴度与太阳系中类地行星的三轴度观测结果一致,表明M矮星宜居带中的岩石行星原则上可以处于异步自旋轨道共振状态。
2017-05-07 astro-ph.EP
Resolving Orbital and Climate Keys of Earth and Extraterrestrial Environments with Dynamics 1.0: A General Circulation Model for Simulating the Climates of Rocky Planets
ROCKE-3D(英语:Resolving Orbital and Climate Keys of Earth and Extraterrestrial Environments with Dynamics)是美国国家航空航天局戈达德空间研究所(英语:NASA Goddard Institute for Space Studies)开发的一个三维大气环流模式,用于模拟太阳系和系外类地行星的大气。其母模型称为ModelE 2(Schmidt et al. 2014),用于模拟现代和21世纪地球以及近期古地球气候。ROCKE-3D是一项持续的努力,旨在扩展ModelE 2的能力,以处理更广泛的大气条件,包括更高和更低的大气压力,更多样化的化学物质和成分,更大和更小的行星半径和重力,不同的旋转速率(缓慢旋转到比现代地球更快旋转,包括同步旋转),海洋和陆地分布和地形多样,和潜在的基本生物圈功能。ROCKE-3D的第一个目标是模拟太阳系内地球上的行星大气,如古地球,现代和古火星,古金星和土星的卫星泰坦。通过验证广泛的温度,压力和大气成分的模型,我们可以进一步扩展其能力,以研究过去已经发现的和未来将要发现的系外行星岩石世界。我们讨论了当前和不久的将来的能力,ROCKE-3D作为一个社区模型研究行星和系外行星大气。
2017-02-25 astro-ph.EP
The habitability and detection of Earth-like planets orbiting cool white dwarfs
由于有几种方式行星可以生存的巨大阶段的主恒星,我们研究的可居住性和检测行星轨道白矮星。当一颗白矮星从6000 K冷却到4000 K时,一颗在0.01 AU轨道上运行的行星将在连续宜居带(CHZ)中停留约8 Gyr。我们表明,光合作用过程可以在这样的行星上持续。CHZ中类地行星的DNA加权紫外辐射剂量小于地球上遇到的最大值,因此非磁性白矮星与复杂生命的持久性是相容的。冷白矮星CHZ中的类地行星所引起的偏振比典型M矮星(类太阳恒星)的宜居带中的大10^2(10^4)倍。因此偏振测量法是探测白矮星附近岩石行星的可行方法。多波段偏振测量还可以揭示行星大气层的存在,提供第一个特征。0.6 M太阳白矮星CHZ中的行星将被罗氏几何扭曲,开普勒-11 d类似物将过度填充其罗氏瓣。以目前的设备,一颗超级地球大小的无大气行星可以用偏振测量法在已知最亮的冷白矮星周围探测到。计划中的未来设施使较小的行星可被探测到,特别是通过提高仪器在蓝色区域的灵敏度。
2012-07-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
A transiting rocky super-Earth and a non-transiting sub-Neptune orbiting the M dwarf TOI-771
本研究精确表征了M矮星TOI-771的凌日超级地球b(质量2.47 M_e,半径1.36 R_e)并发现非凌日亚海王星c,为亚海王星族群组成和大气研究提供关键目标。
2025-05-05 astro-ph.EP
A Data Science Approach to Study the Water Storage Capacity in Rocky Planet Mantles: Earth, Mars, and Exoplanets
本文运用统计学习等数据科学方法,结合地球和火星案例及系外行星观测数据,研究岩石行星地幔储水能力建模,并探讨了数据科学在矿物物理研究中的应用与局限。
2023-04-07 astro-ph.EP physics.geo-ph
The Pressure and Temperature Limits of Likely Rocky Exoplanets
系外行星的内部组成是不可观测的,限制了我们对其结构,组成和动力学的直接了解。最近描述的观测趋势表明,岩石系外行星,即没有明显挥发包层的行星,可能限于$<$ 1.5地球半径。我们表明,考虑到纯岩石超地球系外行星半径的可能上限,最大预期的核幔边界压力和绝热温度相对适中,630 GPa和5000 K,而最大中心核心压力在1.5和2.5 TPa之间变化。我们进一步发现,对于半径小于1.5地球半径的行星,核幔边界压力和绝热温度主要是行星半径的函数,对行星结构不敏感。因此,岩石系外行星内部的压力和温度低于最近的冲击压缩实验、从头计算和行星动力学研究所探索的压力和温度。我们进一步表明,相关的状态方程的外推不会引入显着的不确定性,这些行星的结构模型。质量半径模型是更敏感的散装组成比状态方程中的任何不确定性,即使外推到TPa压力。
2019-05-16 astro-ph.EP
Terrestrial Planet Formation in the Presence of Migrating Super-earths
轨道周期小于100天的超级地球在类太阳恒星周围非常丰富。这些行星不太可能在它们目前的位置形成。相反,它们可能是在距离恒星很远的地方形成的,然后向内迁移。在这里,我们使用N体模拟来研究超级地球对岩石行星吸积的影响。在我们的模拟中,一个或多个超级地球通过嵌入气体盘中的行星胚胎和微行星向内迁移。我们测试了各种迁移速度和配置。快速迁移的超级地球($τ_{mig} \sim$ 0.01-0.1百万年)对原行星胚胎和微行星只有适度的影响。足够的物质存活下来,在超级地球的轨道外部形成岩石状的类地行星。相比之下,缓慢迁移的超级地球将岩石物质引导到它们的轨道内部,并强烈消耗类地行星形成区。在这种情况下,任何位于宜居带的地球大小的行星都是挥发性极高的,因此可能不是类地行星。
2014-09-11 astro-ph.EP
A rocky planet transiting a nearby low-mass star
M型矮星-燃烧氢的恒星,体积小于太阳的60%-是银河系中最常见的一类恒星,其数量比类太阳恒星多12:1。最近的研究结果表明,M矮星拥有大量地球大小的行星:平均每颗恒星至少有1.4颗大小在地球0.5到1.5倍之间的M矮星行星。已知最近的此类行星距离其恒星有39秒差距,太远了,无法进行详细的后续观测,以测量行星质量或研究其大气层。在这里,我们报告了对GJ 1132 b的观测,这是一颗大小为1.2地球半径的行星,正在12秒差距外的一颗小恒星上过境。我们对GJ 1132 b的多普勒质量测量产生了与地球相似的整体组成一致的密度,类似于六颗已知系外行星的组成,其质量小于地球的六倍,并且精确测量了密度。这颗行星接受的恒星辐射是地球的19倍,温度太高,不适合居住,但温度足够低,可以支持大量的大气层,其中可能已经大大耗尽了氢。由于主星就在附近,半径只有太阳的21%,现有和即将建立的望远镜将能够观测到行星大气的组成和动态。
2015-11-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Population-level Hypothesis Testing with Rocky Planet Emission Data: A Tentative Trend in the Brightness Temperatures of M-Earths
本研究综合M-地球辐射数据,发现亮度温度随辐照度呈初步趋势,可能源于薄CO2大气或裸岩风化,需更大样本验证。
2025-06-24 astro-ph.EP
Evolution of Earth-like extended exospheres orbiting solar-like stars
最近对地球外逸层的观测显示,存在着一种扩展的类氢成分,其范围可能超过40个行星半径。在类似地球的系外行星周围探测到类似的扩展系外球体,可以揭示可居住性方面的关键事实。这些稀薄的氢包层的存在非常依赖于行星环境,由来自主恒星的电离辐射和等离子体风主导。辐射和快速风粒子覆盖了行星大气的最上层,尤其是对围绕活跃的年轻恒星运行的行星而言。在这些行星的外逸层中产生的离子的生存受到磁化恒星风的作用,特别是对于非磁化的天体。为了解决这些恒星行星的相互作用,我们已经进行了数值2.5D的理想MHD模拟使用PLUTO代码来研究动态演化的稀薄,富含氢,地球一样的扩展外太空的非磁化行星,在不同的恒星演化阶段:从一个非常年轻的,太阳一样的恒星的0.1 Gyr的5.0 Gyr的恒星。对于每一个恒星行星配置,我们表明,扩展类地氢外逸层的形态是强烈依赖于入射恒星风和产生的离子存在于这些气体包层,表明类地外逸层的电离成分是迅速席卷年轻恒星的恒星风,导致大弓激波形成后恒星年龄。
2023-03-02 astro-ph.EP astro-ph.SR