The Role of Core Mass in Controlling Evaporation: the Kepler Radius Distribution and the Kepler-36 Density Dichotomy
我们使用耦合热演化和光蒸发质量损失的模型来理解开普勒-36系统的形成和演化。我们发现，卡特等人（2012）观察到的平均行星密度的巨大差异可以解释为具有相似初始成分的行星的光蒸发的自然结果。然而，我们发现这种对比不是由于行星之间XUV辐射的差异，而是由于行星岩石/铁核的质量差异以及这对质量损失演变的影响。我们详细探讨了我们的耦合模型如何依赖于辐照，质量，年龄，成分和质量损失的效率。基于大量的耦合演化和质量损失运行的拟合，我们提供了分析拟合，以了解阈值XUV通量显着的大气损失，作为核心质量和质量损失效率的函数。最后，我们讨论了这些结果的背景下，最近的研究开普勒候选人的半径分布。利用我们的参数研究，我们对亚海王星大小的行星的频率做出了可测试的预测。我们表明，1.8-4.0 R_地球行星应成为显着不常见的轨道上10天内，并讨论了一个狭窄的“发生谷”的可能性，在半径通量分布。此外，我们描述了光蒸发如何为Ciardi等人（2013）最近的观察提供了一个自然的解释，即内行星在系统中优先较小。
2013-05-14 astro-ph.EP
Orbital migration induced by anisotropic evaporation. Can hot Jupiters form hot Neptunes ?
短周期行星受到来自其恒星的强烈高能辐射。研究表明，这可能导致大气质量显著损失，并产生质量较小的行星。在这里，我们分析蒸发机制是否会影响行星的轨道。蒸发行星的轨道演化是以一种非常一般的方式解析推导出来的。分析结果，然后比较两类内行星的周期分布：海王星质量的行星和海王星质量的行星。这两个种群具有非常不同的周期分布，它们来自同一亲本分布的概率低于10^-4。我们发现，质量喷射可以产生显着的迁移与轨道周期的增加，非常匹配的两个人口的分布差异。如果蒸发来自行星表面最热的区域，就会发生这种情况。因此，蒸发引起的迁移是一个不可忽视的重要机制。
2011-12-06 astro-ph.EP
Estimation of the XUV radiation onto close planets and their evaporation
内容：目前行星质量与入射恒星X射线通量的分布支持了这样一种观点，即大气层的光蒸发可能发生在近距离行星上。必须考虑综合影响。由于光蒸发的质量损失率的适当计算需要估计从整个XUV范围的总照射。目的：利用恒星日冕模型计算极紫外辐射对恒星光谱的贡献，将行星大气中光蒸发的分析从可达的X射线扩展到观测不到的极紫外辐射。行星的质量演化可以追溯到假设热损失主导其大气层的质量损失。方法：我们确定了82颗恒星的日冕模型与系外行星，有X射线观测。然后产生整个XUV范围（~1-912 nm）的合成光谱。用真实的EUV数据校准的EUV恒星通量的确定，使我们能够计算XUV照射对行星大气随时间的累积影响，以及已知密度的行星的质量演变。结果：首次标定了晚型恒星的EUV光度与恒星年龄的关系。在109颗系外行星的样本中，很少有质量大于~1.5 Mj的行星接收到高XUV通量，这表明强烈的光蒸发发生在短时间内，就像以前在X射线中发现的那样。这一假设也与观测到的行星质量随密度的分布相一致。随着时间的推移，光蒸发的累积效应表明，HD 209458 b可能从2000万年以来已经损失了0.2兆焦耳。结论：日冕辐射使靠近年轻晚型恒星的行星大气层迅速光蒸发。需要更复杂的模型来充分解释观测结果。
2011-05-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dust photophoretic transport around a T Tauri star: Implications for comets composition
越来越多的证据表明彗星中存在晶体物质。这些晶体被认为是在原始太阳星云的内部退火的，而彗星应该是在外部区域形成的。为了调和这两个事实，人们提出了几种迁移过程，其中一种是由电泳驱动的迁移。这项工作的主要目标是评估前主序星的辐射是否会影响盘的电泳运输。要做到这一点，我们已经实现了一个不断发展的1+1D模型的吸积盘，包括先进的数值技术，经历了随时间变化的照射，与原太阳沿前主序列的演变。使用在以前的几个作品中介绍的形式主义描述的电泳。采用这些以前的研究中使用的不透明度处方，我们发现，磁盘照射增强了电泳运输：假设一个磁盘中心孔的几个天文单位的半径不再严格要求，而需要一个特设的光蒸发的引入减少。然而，我们发现，小颗粒的残留痕迹可以通过它们对不透明度的影响来消除电泳驱动的运输。我们还证实了被输送的聚集体的热导率是一个关键参数，它可以限制甚至抑制电泳迁移，并产生一些分离效应。
2016-01-09 astro-ph.EP
The shared evaporation history of three sub-Neptunes spanning the radius-period valley of a Hyades star
本研究通过建模毕星团K型矮星K2-136的三颗行星的蒸发历史，结合X射线观测与结构逃逸公式，证实三者最初均为次海王星，经大气蒸发塑造为当前处于半径-周期谷不同位置的状态。
2023-04-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
XUV emission of the young planet-hosting star V1298\,Tau from coordinated observations with XMM-Newton and HST
本研究利用 HST/COS 和 XMM-Newton 对宿主恒星 V1298 Tau 进行协同观测，精确测定其 XUV 发射并分析磁活动引起的辐照变化，为校准 X 射线到 EUV 的标度律提供了新基准，以预测系外行星大气蒸发。
2023-05-11 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
XUE. ProDiMo models of internally and externally irradiated planet-forming disks around 0.3-4.0 solar mass stars (The IRIS project I)
Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院空间研究所）；Center for Exoplanets and Habitable Worlds, Penn State University（宾夕法尼亚州立大学系外行星与宜居世界中心）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik（马普地外物理研究所）；Max-Planck-Institut für Astronomie（马普天体物理研究所）；Radboud University（拉德堡德大学）
本研究用ProDiMo模型构建IRIS网格，系统模拟0.3-4.0太阳质量恒星内部及外部FUV辐照对行星形成盘中红外发射和C/O比的影响，为JWST和ELT观测提供解释框架。
2026-09-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
The JADE code: Coupling secular exoplanetary dynamics and photo-evaporation
针对近距行星缺乏高精度耦合轨道迁移与大气逃逸模型的问题，开发了JADE代码以模拟长期大气与动力学演化，并在GJ436 b上揭示了两者间的强烈相互作用，表明迁移可推迟蒸发从而塑造热海王星沙漠边缘。
2021-03-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
Planetary evolution with atmospheric photoevaporation I. Analytical derivation and numerical study of the evaporation valley and transition from super-Earths to sub-Neptunes
观测显示开普勒数据中有一个耗尽区域将较小的超级地球与较大的次海王星分开。这可以解释为大气逃逸导致的有和没有H/He的行星之间的蒸发谷。首先，我们进行了数值模拟的演变接近低质量行星与H/He进行逃逸。其次，我们开发了一个分析模型的山谷轨迹。我们发现，在一个给定的轨道距离的最大剥离核心$R_{\rm b}$的半径量化的谷底只依赖于弱后形成H/He质量。原因是高初始H/He质量意味着有更多的气体蒸发，但行星密度较低，增加了损失。关于恒星$L_{\rm XUV}$，$R_{\rm b}$的尺度是$L_{\rm XUV}^{0.135}$。同样的弱相关性适用于能量受限蒸发的效率因子$\varepsilon$。正如数值和分析发现，$R_{\rm b}$作为轨道周期$P$的函数而变化，对于恒定的$\varepsilon$为$P^{-2 p_{\rm c}/3}\approx P^{-0.18}$，其中$M \propto R^{p_{\rm c}}$是固体核的质量-半径关系。在10天的轨道上，$R_{\rm b}$约为1.7 $R_{\oplus}$，与冰的质量分数呈线性增加。数值结果很好地解释了分析模型，其中发生完全蒸发，如果时间积分超过恒星XUV辐射吸收的行星是大于在核心的引力位的信封的结合能。对原始H/He质量、$L_{\rm XUV}$和$\varepsilon$的弱依赖性解释了为什么在…
2020-02-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Kepler planets: a tale of evaporation
受开普勒行星发现的启发，我们考虑了靠近母恒星的行星在蒸发的影响下的热收缩。质量损失率是基于包括X射线和EUV照射的蒸发的流体动力学模型。我们发现，只有具有氢包层的低质量行星才会受到蒸发的显著影响，对于海王星质量的天体，蒸发能够去除0.1 AU以内的大量氢包层。我们构建了一个理论人口的行星与不同的核心质量，包络质量，轨道分离，恒星光谱型，并比较这些对低质量行星的大小和密度测量，无论是在开普勒任务和径向速度调查。这个实验使我们得出结论，蒸发是近距离开普勒行星进化的驱动力。事实上，大约50%的开普勒行星候选者可能已经被严重侵蚀。蒸发解释了在这些天体中观察到的两个惊人的相关性：缺乏靠近恒星的大半径/低密度行星，以及行星大小的双峰分布，在2R_E附近缺乏行星。经历过高X射线照射的行星通常比这个尺寸小，而那些X射线照射量较低的行星通常较大。双峰分布自然可以用蒸发模型来解释，根据它们的X射线曝光量，近距离行星可以保持1%的氢包层质量，或者完全剥离。为了定量地再现观测到的特征，我们认为低质量开普勒行星不仅需要由覆盖有氢包层的岩石核组成，而且它们中的少数初始质量应该超过20 M_E，大多数的核心质量应该是几个地球质量。
2013-08-06 astro-ph.EP
X-ray irradiation of three planets around Hyades star K2-136
我们研究了K2-136恒星周围三颗行星的X射线辐射和可能的光蒸发。它们是地球大小的K2-136 b，迷你海王星K2-136 c和超级地球K2-136 d。XMM-牛顿观测表明，$(1.18\pm0.1)\times10^{28}$ erg s $^{-1}$的X射线亮度在0.15至2.4 keV之间，导致$L_X/L_{\rm bol}=(1.80\pm0.68)\times10^{-5}$的活动。行星蒸发的过去是使用Johnstone等人（2021）的XUV恒星轨迹，能量有限的质量损失公式（Lecavelier des Etangs等人，2007，Erkaev等人，2007）和Lopez & Fortney（2014）的热演化公式来模拟的。我们的研究结果表明，行星b和d很可能是纯岩石的，并且已经被剥离了它们的外壳。另一方面，行星c可能仍然有一个由总质量的0.8%组成的包层，其核心相对较大（2.3 $R_{\rm E}$）。
2021-10-26 astro-ph.EP
The XUV environments of exoplanets from Jupiter-size to super-Earth
靠近主星的行星会受到强烈的高能辐射。极紫外线（EUV）和X射线辐射（合起来，XUV）被认为是驱动具有挥发性包层的行星质量损失的原因。我们提出了$\textit{XMM-Newton}$观测六个附近的恒星托管凌日行星在紧密的轨道（轨道周期，$P_\text{orb} < 10\,$ d），其中我们从恒星和随后的辐射水平的行星XUV辐射。为了重建不可观测的EUV辐射，我们从太阳$\textit{TIMED/SEE}$数据中推导出一组新的关系，这些关系适用于当前一代X射线仪器的标准波段。从我们的样品中，WASP-80 b和HD $\,$ 149026 b经历了最高的辐照水平，但HAT-P-11 b可能是最好的候选人，因为该系统接近太阳系的Ly $\,α$蒸发调查。四个最小的行星在其生命中可能比它们较大的同行失去了更大比例的质量。我们还用$\textit{XMM-Newton}$上的光学监测器探测了WASP-80 b在近紫外波段的凌日现象。
2018-04-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Reconstructing the high energy irradiation of the evaporating hot Jupiter HD 209458b
系外行星HD 209458 b的大气层正在经历持续的质量损失，据信是由其恒星的X射线和极紫外线（XUV）辐射造成的。由于星际吸收，大部分流量无法直接观察到，但为了正确模拟行星的光蒸发和流出的光电离，需要这样做。利用差分发射测量（DEM）技术，我们得到了HD 1，209458的高能谱.我们构造了一个温度在10 $^{4.1}$和10 $^{8}$ K之间的恒星日冕和过渡区的模型，该模型由哈勃太空望远镜（HST）上的宇宙起源光谱仪（COS）测量的紫外线强度和XMM-牛顿的X射线通量测量共同约束。总氢电离光度（$λ< 912$）被发现是10 $^{28.26}$尔格·秒$^{-1}$，这是类似的太阳的平均活动水平的值。这个光度与从相同COS数据集估计的能量有限质量损失率不相容，即使是下限也需要> 40%的令人不安的高能量效率。然而，我们的光度与早期基于HST太空望远镜成像光谱仪（STIS）的结果对HD 209458 b质量损失率的估计是一致的。精确重建的XUV辐射是确定系外行星大气质量损失率和效率的关键输入。
2016-05-25 astro-ph.EP
A UV-to-MIR monitoring of DR Tau: exploring how water vapor in the planet formation region of the disk is affected by stellar accretion variability
年轻的恒星由于其星周盘的非稳定质量吸积率而显示出可变性。吸积耀斑可以产生强烈的高能辐射和加热，可能会影响靠近中心恒星的行星形成区域的盘。在EXor变星原型的年轻恒星EX Lupi的极端吸积爆发期间，最近观察到圆盘中$\sim1$ AU分子气体排放的显着变化（Banzatti等人，2012）。在这里，我们专注于水蒸气，并探讨它是如何影响的变量吸积光度金牛座T星。我们监测了一个年轻的高度可变的太阳质量的恒星，DR头，同时使用两个高/中分辨率ESO-VLT摄谱仪：VISIR在12.4 $μ$ m观察水线从磁盘，和X-射手覆盖从0.3到2.5 $μ$ m，以限制恒星吸积。三个时代跨越几天到几个星期的时间尺度。估计吸积光度在因子$\sim2$内变化，未检测到显著水平的水排放变化。相比于EX Lupi和EXor爆发，Dr Tau认为，金牛座T星典型的寿命较短和较弱的变化现象可能会使盘中行星形成半径的水基本不受影响。我们建议，这些系统可以提供两个过程的证据，在不同的时间尺度上的行为：在磁盘大气中的紫外光化学（更快）和磁盘深层的加热（更慢）。
2013-10-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Photo-evaporation of proto-planetary gas discs due to flybys of external single stars in different orbits
在原行星盘的演化过程中，中心恒星和外围恒星的光蒸发都起着重要的作用。考虑到恒星形成的星团中复杂的辐射环境，由于飞越事件，原行星盘在不同的寿命中存活。本文主要研究金牛座T星与另一颗不同温度的主序星在不同近心距、偏心率和倾角的双曲轨道上相遇时的盘状结构。我们找到了飞掠事件发生后，由于中心恒星的光蒸发而导致间隙打开的判据。在气盘后期，气盘上出现了一个缺口，导致缺口对行星形成和迁移的影响有限。如果飞越轨道具有一个中等的近心距，这对偏心率和倾角的依赖性很弱，外部光蒸发导致飞越事件期间的最大质量损失。在小偏心率或大倾角轨道上的飞掠星会引起较大的质量损失。采用一个简单的多个飞越模型，我们得出结论，在疏散星团，气体盘通常生存在典型的寿命在1和10万年之间，除了有许多大质量的恒星在密集的疏散星团。在球状星团中，盘状物分散得非常快，很难产生气体巨行星。快速耗尽的盘可能是球状星团中巨行星零检测的原因。
2018-08-17 astro-ph.EP
Irradiation Instability at the Inner Edges of Accretion Disks
不稳定性可能在高度辐照的盘中操作，其中盘从径向透明急剧过渡到不透明（“过渡区域”）。这样的条件可能存在于金牛T星周围的过渡盘和活动星系核周围的吸积盘的内缘。我们推导出这种不稳定性的标准，我们称之为“辐照不稳定性”，或IRI。我们还提出了线性增长率作为β的函数，辐射力和重力之间的比率，和c_s，磁盘的声速，使用两种方法获得：半解析分析的线性化方程和数值模拟使用GPU加速的流体动力学代码PEnGUIn。特别是，我们发现，IRI发生在β ~0.1，如果过渡区扩展到宽~ 0.05 r，并在更高的β值，如果它是更广泛的。该阈值适用于从开普勒轨道速度的3%到5%的c_s，并且当c_s较低时变得较高。此外，在不稳定性的非线性演化中，具有大β和小c_s的盘表现出“聚集”，极端的局部表面密度增强，可以达到初始盘表面密度的十倍以上。
2014-07-01 astro-ph.EP
Identifying inflated super-Earths and photo-evaporated cores
我们提出的经验证据，支持行星形成模型，表明曲线$R/R_\oplus = 1.05\,(F/F_\oplus)^{0.11}$近似的位置，所谓的光蒸发谷。低于这条曲线的行星可能经历了完全的光蒸发，而在它上面的行星似乎有膨胀的半径;因此，我们确定了一个新的膨胀的超级地球和迷你海王星种群。我们的N体模拟设置在一个不断发展的原行星盘内，包括轨道迁移，气体吸积和由于巨大撞击造成的大气损失的处方。我们的模拟系统与开普勒目录中超级地球的大小和周期大致匹配。它们还再现了同一系统中相邻行星的相对大小，除了跨越光蒸发谷的行星对。后一组行星的大小比要么很大，要么很小（$R_{\rm out} / R_{\rm in} \gg 1$或$R_{\rm out} / R_{\rm in} \ll 1$），而且大小比接近1。如果在光蒸发谷之外的行星（通常是外行星，但有时不是）的大气层因恒星照射而显着膨胀，这种特征似乎可以重现。这些新的行星群可能是未来詹姆斯韦伯太空望远镜进行凌日光谱观测的理想目标。
2018-09-05 astro-ph.EP
An upper limit on the mass of the circumplanetary disk for DH Tau b
DH Tau是一颗年轻的（$\sim$ 100万年）经典金牛座T星。它是少数已知与行星质量伴星DH Tau b相关的年轻PMS星之一，其轨道距离很大，并通过直接成像检测到。DH Tau b被认为是基于大量的H $α$发射而吸积的，并且表现出可变的Paschen Beta发射。在230 GHz的NOEMA观测允许我们把限制盘尘埃质量的DH头b和主要的制度，磁盘将出现光学薄。我们估计一个磁盘尘埃质量的主要，DH头A的$17.2\pm1.7\,M_{\oplus}$，这给出了一个磁盘到恒星的质量比为0.014（假设通常的气体和尘埃的质量比为100的磁盘）。我们发现一个保守的磁盘尘埃质量上限为0.42 $M_{\oplus}$ DH头b，假设磁盘温度主要是由DH头b本身的辐射。考虑到环行星盘的环境，来自周围云的原始或平衡温度的可变照明将导致更低的盘质量估计。包括DH Tau b和DH Tau A对环行星盘加热的MCFOST辐射转移模型表明，22 K的质量平均盘温度更现实，导致DH Tau b的尘埃盘质量上限为0.09 $M_{\oplus}$。我们将DH Tau b置于类似物体的背景下，并讨论了行星形成模型的后果。
2017-05-23 astro-ph.EP
Faint disks around classical T Tauri stars: small but dense enough to form planets?
大多数II类源（附近的恒星形成区）被具有微弱毫米连续辐射的盘所包围。这些“暗淡”的圆盘可能包含着圆盘耗散机制的线索。我们试图确定经典金牛座T星周围的暗盘的特征，并探讨盘模糊和拟议的盘分散机制（吸积，粘性扩散，光蒸发，行星系形成）之间的联系。我们用IRAM Plateau de Bure干涉仪对一个小样本的圆盘（9个源）进行了高角分辨率（0.3”）成像，具有低的1.3mm连续通量（大部分<30 mJy），同时搜索13 CO（或CO）J=2-1线发射。使用一个简单的参数磁盘模型，我们确定的磁盘，在尘埃和气体的特征尺寸，我们约束在中央50 AU的表面密度。所有的圆盘都比迄今为止成像的明亮圆盘小得多，无论是在连续谱还是13 CO谱线（5次探测）。在连续介质中，有一半的盘非常小，特征半径小于10天文单位，但仍然有高的表面密度值。小尺寸似乎是低磁盘光度的主要原因。晶粒生长的直接证据被发现的三个磁盘，充分解决。低连续不透明度证明在两个系统中，但我们不能坚定地区分低气体表面密度和较低的尘埃发射率导致晶粒生长。我们报告了一个20 AU半径的空腔DS头的初步发现，使过渡盘的比例到一个类似的值，更明亮的来源，但空腔不能解释低毫米通量。这项研究突出了一类非常紧凑的尘埃盘，仍然表现出高表面密度，可能占整个尘埃盘总数的25%，但仅凭目前的数据还不清楚其起源。
2014-02-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
X-ray variability of the triplet star system LTT1445 and evaporation history of the exoplanets around its A component
本研究通过钱德拉和eROSITA观测三合星系统LTT1445的X射线变化，结合VPLanet模拟，评估了LTT 1445A周围三颗岩质行星的光蒸发历史，发现LTT 1445Ad可能保留水面。
2024-04-26 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
The impact of coronal mass ejections and flares on the atmosphere of the hot Jupiter HD189733b
高能恒星辐射可以使行星大气光蒸发，这可以在氢线的光谱凌日中观察到。对于系外行星HD 189733 b，在Ly- $α$线上的多次观测表明，大气蒸发是可变的，在$1.5$ -年的间隔内从未检测到的蒸发到增强的蒸发。巧合的是，当HD 189733 b被观测到蒸发时，在观测前8小时刚刚发生了一次恒星耀斑。这就引出了一个问题，即蒸发量的这种时间变化是否是由于耀斑、一次看不见的相关日冕物质抛射（CME），或者甚至是两者同时发生的影响而发生的。在这项工作中，我们调查耀斑（辐射），风和日冕物质抛射（粒子）对HD 189733 b大气的影响，使用三维辐射流体动力学模拟大气蒸发，自洽包括恒星光子加热。我们研究四个案例：第一-恒星的静止阶段，包括恒星风，第二-耀斑，第三-CME，第四-耀斑之后是CME。与静止的情况相比，我们发现，耀斑单独增加的蒸发率只有25%，而CME导致逃逸率增加了4倍。我们计算了Ly- $α$合成凌日，发现耀斑本身不能解释在Ly- $α$观测中观察到的高蓝移速度。然而，日冕物质抛射导致逃逸大气的速度增加，在高蓝移速度下增强了过境深度。虽然CME的影响显示出解释蓝移线特征的潜力，但我们的模型无法完全解释蓝移过境深度，这表明它们可能需要额外的物理机制。
2021-11-08 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
X-ray impact on the protoplanetary disks around T Tauri stars
金牛座T星的X射线光度范围为L_X = 10^28-10^32 erg/s。这些光度与紫外线光度（L_UV 10^30-10^31 erg/s）相似，因此X射线预计会影响周围原行星盘上层的物理和化学。目的：本文研究了X射线对原行星盘化学结构和流体静力学结构的影响和重要性，确定了X射线辐照的种类示踪（L_X >= 10^29 erg/s），并提供了[OI]、[CII]和[NII]精细结构线通量的预测。方法：将X射线物理学和化学学的相关知识嵌入到ProDiMo化学物理磁盘程序中。我们包括库仑加热和H2电离作为加热过程和初级和次级电离由于在化学中的X射线。结果：X射线加热气体，使其在光学薄的表面层中膨胀。中性分子物种的丰度和空间分布没有太大的影响，但带电的物种，如N+，OH+，H2O+和H3 O+显示在磁盘表面的丰度增强。结论：X射线的库仑加热改变了圆盘的垂直结构，在50 AU的距离内产生约8000 K的温度。磁盘表面气体中的高电子丰度改变了化学结构，导致有效的离子-分子化学。其产物OH+、H2O+和H3 O+对赫歇尔空间天文台观测低质量年轻恒星天体具有重要意义。[OI]（在63和145 mic）和[CII]（在158 mic）精细结构发射仅在LX> 10^30 erg/s时受到影响。
2010-11-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evaporation of Close-in Sub-Neptunes by Cooling White Dwarfs
本研究首次数值模拟白矮星高能辐射驱动的近距行星大气逃逸，发现亚海王星的氢氦包层可能在白矮星形成早期被完全蒸发，该方法可推广用于研究白矮星行星的演化与宜居性。
2024-04-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
XUV irradiation of young planetary atmospheres. Results from a joint XMM-Newton and HST observation of HIP67522
本文通过XMM-Newton与HST联合观测17 Myr年轻恒星HIP67522，重建其完整高能光谱并推导EUV/X射线标度关系，进而估算内行星大气质量损失率，揭示年轻恒星高能辐照对行星大气演化的影响。
2024-09-21 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Stellar magnetism, winds and their effects on planetary environments
在这里，我回顾了一些最近的工作，冷，主序星的磁性，他们的风和对周围系外行星的潜在影响。这些恒星的风非常微弱，在它们的一生中都持续存在。虽然只携带恒星质量的一小部分，但这些磁风带走了角动量，从而调节了恒星的旋转。由于冷恒星很可能被行星包围，因此了解主恒星风和磁性是描述系外行星环境的关键一步。由于旋转和活动密切相关，恒星的自旋下降导致恒星活动随着年龄的增长而减少。因此，随着恒星年龄的增长，高能（X射线，极紫外线）照射的减少被观察到，这可以影响系外行星大气的蒸发，从而也改变了系外行星的演化。
2016-08-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
The PTF Orion Project: a Possible Planet Transiting a T-Tauri Star
我们报告了一个可能年轻的凌日行星的观测结果，该行星在7-10万年前的猎户座-OB 1a/25-Ori区域绕着一颗以前已知的弱线T-Tauri恒星运行。该候选人是作为Palomar Transient Factory（PTF）Orion项目的一部分被发现的。它的光度凌日周期为0.448413 +- 0.000040天，并出现在2009年和2010年的PTF数据中。后续的低精度径向速度（RV）观测和自适应光学成像表明，这颗恒星不是一个食双星，并且不太可能有背景源与目标混合并模仿观测到的凌日。用霍比-埃伯利和凯克望远镜进行的RV观测产生了一个与测光事件具有相同周期的RV，但与凌日中心的相位偏移约为-0.22个周期。RV变化的幅度（半幅）为2.4公里/秒，与恒星斑点可能引起的预期RV幅度相当。RV曲线可能受恒星黑子调制的影响，并提供了一个投影伴星质量的上限，即M_p sin i_orb < 4.8 +- 1.2 M_Jup;当结合从凌日光变曲线模型中得到的候选行星的轨道倾角i_orb时，我们发现候选行星质量的上限为M_p < 5.5 +- 1.4 M_Jup。这个极限意味着这颗行星的轨道接近（如果不是在其罗氏极限轨道半径内的话），因此它可能正在经历活跃的质量损失和蒸发。
2013-06-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Why M-dwarf flares have limited impact on the atmospheric evaporation of sub-Neptunes and Earth-sized planets
INAF -- Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台）；INFN, Sezione Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰-比可卡分部）；University of Michigan（密歇根大学）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo（意大利国家天体物理研究所巴勒莫天文台）
本研究使用ATES代码模拟发现，M型矮星耀斑对近轨道行星（包括宜居带内）的大气质量损失影响有限（小于两倍），且存在一个最大化耀斑驱动损失的特征能量。
2025-09-09 astro-ph.EP
The ODYSSEUS Survey. Motivation and First Results: Accretion, Ejection, and Disk Irradiation of CVSO 109
作为基本标准的哈勃紫外线年轻恒星遗产图书馆（ULLYSES）主任的低质量前主序星自由裁量计划，加上即将从ALMA和JWST的数据，将提供基础，以彻底改变我们对年轻恒星及其原行星盘之间关系的理解。要全面评估行星盘演化和行星形成的物理过程，就必须了解质量吸积、质量外流和行星盘结构之间的复杂关系。在这里，我们描述了年轻恒星周围的外流和对流：探索ULLYSES光谱的协同作用（ODYSSEUS）调查，并提出了猎户座OB1b中经典金牛座T星CVSO 109的初步结果，作为调查结果的科学演示。ODYSSEUS将分析ULLYSES光谱数据库，确保采用统一和系统的方法，以便（1）测量吸积流如何取决于吸积率和磁结构，（2）确定风和喷流的发射位置以及质量损失率与吸积的比较，以及（3）确定FUV辐射对行星形成盘温暖内部区域化学的影响。ODYSSEUS还将获取并提供X射线、光学、近红外和毫米波长的同期观测，以增强ULLYSES数据的影响。我们的目标是提供一个一致的框架，以准确地测量质量吸积的水平和演变的原行星盘，内部磁盘的质量损失的性质和幅度，以及紫外线辐射场的影响，确定电离水平和驱动盘化学。
2022-01-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Survival in the Neptune desert: LTT 9779 b kept its atmosphere thanks to an unusually X-ray faint host star
LTT 9779 b 之所以能在海王星沙漠中保留大气层，是因为其宿主恒星异常微弱的 X 射线辐射未能将其蒸发，这支持了光蒸发是形成海王星沙漠主因的观点。
2023-10-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
XUE. JWST spectroscopy of externally irradiated disks around young intermediate-mass stars
该研究利用JWST对受外部辐射的年轻中等质量恒星周围12个盘进行光谱观测，发现其分子丰富度与孤立系统相当，且内盘存在水，表明极端环境下仍具备岩石行星形成条件。
2025-07-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
From Hot Jupiters to Super-Earths via Roche Lobe Overflow
通过缓慢旋转的主恒星中的潮汐耗散，许多热彗星的轨道可能衰减到洛希极限。我们预计在大多数情况下，随后的传质将是稳定的。使用详细的数值计算，我们发现这种演变是相当迅速的，可能会导致完全删除的气体信封在几个Gyr，并留下一个暴露的岩石核心（“热超级地球”）。最后的轨道周期对行星的质量半径关系的细节以及辐射和光蒸发的影响非常敏感，但可能短至几小时，长至几天。我们的方案预测存在中等质量的行星（“热海王星”），这些行星应该精确地在它们的洛希极限处被发现，并且正在通过洛希瓣溢出而失去质量。开普勒观测到的小型单行星候选系统的过剩也可能是这一过程的结果。如果是这样的话，它们的宿主星的性质应该会跟踪热彗星的性质。此外，产生热彗星的系统数量可能比从当代观测中推断的要多2-3倍。
2014-08-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Energy-limited escape revised
气体行星在靠近它们的宿主恒星时会经历光蒸发的质量损失。能量有限逃逸的概念通常用来估计行星的质量损失率。我们的热气体行星的热层的光电离流体动力学模拟表明，能量有限逃逸的概念是有效的，只有行星的引力势低于$\log_\mathrm{10}\left( -Φ_{\mathrm{G}}\right) < 13.11~$尔格$\,$ g $^{-1}$，因为在这些行星的辐射能量输入有效地用于驱动行星风。具有$\log_\mathrm{10}\left( -Φ_{\mathrm{G}}\right) \gtrsim 13.6~$ erg $\,$ g $^{-1}$的大质量和紧凑型行星表现出更紧密的束缚大气，其中完整的辐射能量输入通过氢Ly $α$和自由-自由发射重新发射。因此，这些行星拥有流体动力学稳定的热层。在这两个极端之间，行星风的强度由于加热效率的降低而迅速下降。小行星经历了增强的蒸发，因为它们拥有膨胀的大气层，使更大的表面暴露在恒星辐射下。我们提出的定标律的加热效率和膨胀半径，取决于引力势和辐射水平的行星。由此产生的修订后的能量有限逃逸概念可用于估计超地球大小的行星以及具有氢主导大气的大质量热彗星的质量损失率。
2015-11-30 astro-ph.EP
Hot, rocky and warm, puffy super-Earths orbiting TOI-402 (HD 15337)
TESS正在彻底改变对围绕明亮恒星和附近恒星运行的行星的搜索。在第3和第4扇区，TESS观测了TOI-402（TIC-120896927），一颗明亮的V=9.1 K1矮星，也被称为HD 15337，并发现了两个周期为4.76和17.18天，半径为1.90和2.21\的凌日信号，\Rearth。这颗恒星是作为使用HARPS光谱仪径向速度搜索行星的一部分进行观测的，在14年的时间里获得了85次精确的径向速度测量。在本文中，我们分析了HARPS径向速度测量手，以确认这两个信号的行星性质。利用EXOFASTv 2重新分析TESS测光和主星参数，发现TOI-402.01和TOI-402.02的周期分别为4.75642 $\pm$ 0.00021和17.1784 $\pm$ 0.0016天，半径分别为1.70 $\pm$ 0.06和2.52 $\pm$ 0.11\，\Rearth \，（精度分别为3.6和4.2%）。通过分析HARPS径向速度测量，我们发现这些行星都是超级地球，质量为7.20 $\pm$ 0.81和8.79 $\pm$ 1.67\，\Mearth \，（精度11.3和19.0\%），并且在2 $σ$时与零兼容的小偏心率。虽然这两颗行星的质量相当相似，但它们的半径确实不同，使它们位于半径差距的不同两侧。对于TOI-402.01来说，恒星辐射比地球辐射重要160倍，而TOI-402…
2019-07-01 astro-ph.EP
XUE. Thermochemical Modeling Suggests a Compact and Gas-Depleted Structure for a Distant, Irradiated Protoplanetary Disk
本研究使用 ProDiMo 代码对 JWST/MIRI 观测数据进行热化学建模，揭示了遥远大质量恒星形成区中受外部强烈紫外辐照的原行星盘 XUE 1 具有截断且气体匮乏的致密结构，发现其内部仍能抵抗辐照并保留行星形成所需元素。
2025-04-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hubble PanCET: An extended upper atmosphere of neutral hydrogen around the warm Neptune GJ 3470 b
GJ 3470 b是一颗温暖的海王星，在蒸发沙漠的边缘穿过一颗M矮星。它提供了研究低质量，近距离系外行星如何在其宿主恒星的照射下演化的可能性。作为全色比较系外行星宝库（PanCET）计划的一部分，我们用哈勃太空望远镜（HST）观察了GJ 3470 b在莱曼α线上的三次凌日。在所有三个独立时期中检测到具有类似性质的吸收特征，在谱线的蓝翼中吸收深度为35 ± 7%，在红翼中为23 ± 5%。这些特征的可重复性，它们与行星凌日的相位，以及吸收气体的径向速度，使我们能够得出结论，在GJ 3470 b周围有一个扩展的中性氢高层大气。我们确定从我们的观测恒星辐射压力和XUV照射GJ 3470和使用它们进行数值模拟的高层大气的GJ 3470 b的蒸发系外行星（EVE）代码。这种不寻常的红移信号可以用稠密的中性氢层的阻尼翼来解释，这些中性氢层延伸到洛希瓣之外，并在行星运动的方向上被拉长。这种结构可能对应于膨胀的热层与恒星风碰撞形成的行星物质的冲击层。蓝移的特征可以很好地解释为中性氢原子以大约1 e10 g s-1的速率逃逸，这些氢原子被强烈的辐射压吹离恒星并迅速被光电离，导致比温暖的海王星GJ 436 b更小的外逸层。然而，GJ 3470 b较强的逃逸可能导致其在2 Gyr的寿命内损失了约4-35%的当前质量。
2018-12-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Constraints on the mass and atmospheric composition and evolution of the low-density young planet DS Tuc A b
我们在ESO-3.6m处用HARPS对4000万年前的恒星DS Tuc A进行了径向速度（RV）监测，以确定其8.14天行星的行星质量，这是TESS首次揭示的。我们还在ESO-VLT上用HARPS和ESTERO观测了两次行星凌日，以测量Rossiter-McLaughlin（RM）效应和观测行星大气。我们用XMM观测测量了宿主的高能发射，以研究大气蒸发模型。我们采用高斯过程（GP）回归来模拟高水平的恒星活动，这比预期的RV行星信号大40倍以上。我们提取的透射光谱DS Tuc A b从ESTERO数据和搜索大气元素/分子通过单线检索和执行互相关与一组理论模板。通过一组模拟，我们评估了不同的情况下，大气光蒸发的行星引起的强XUV恒星辐射。虽然恒星活动阻止了我们从RV获得行星信号的清晰检测，但我们为DS Tuc A b设定了一个稳健的质量上限14.4 M_e。我们还确认，行星系几乎（但不是完全）对齐。与文献中提出的其他研究一致，恒星活动的强烈程度阻碍了对任何大气化合物的探测。从我们的网格模型中，DS Tuc A b的预期演化表明，在光蒸发阶段之后，行星半径将落在富尔顿间隙内。已知的年轻凌日行星的可用参数与其成熟对应物的分布的比较证实，前者的特点是密度低，DS Tuc A b是密度较低的行星之一。
2021-05-03 astro-ph.EP
MOVES III. Simultaneous X-ray and ultraviolet observations unveiling the variable environment of the hot Jupiter HD 189733b
在MOVES（多波长观测eVaporating Exoplanet及其恒星）计划的第三篇论文中，我们将哈勃太空望远镜的远紫外观测与XMM-牛顿/斯威夫特X射线观测相结合，以测量HD 189733在各种FUV谱线中的发射及其软X射线光谱。基于这些测量，我们将星际介质朝向HD 189733，并推导出该恒星的半合成XUV光谱，用于研究其高能辐射在五个不同时期的演化。观测到HD 189733的两个耀斑，但我们认为其光谱能量分布的长期变化对HD 189733 b的环境具有最重要的影响。日冕和风活动的减少可能有利于在行星前方的弓形激波中形成密集的Si $^{2+}$原子群，这是前两个时期测量的过境前和过境吸收的原因。在第二，第三和第五个时代，这可能是由于扩展的行星热层和恒星风质子通过与行星外逸层的电荷交换被中和的尾部，在莱曼- $α$线检测到过境吸收签名。我们建议，在行星的X射线照射的增加，并减少其EUV照射导致中性氢的光电离率较低，有利于检测这些签名，通过维持较高密度的H $^{0}$原子在高层大气中，并提高与恒星风的电荷交换。在最后一个纪元，更深和更广的吸收特征表明这颗行星进入了一个不同的蒸发状态，为恒星活动和行星环境结构之间的联系提供了线索。
2020-01-31 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Probing the turbulent mixing strength in protoplanetary disks across the stellar mass range: no significant variations
尘埃沉降和颗粒生长是原行星盘中行星形成过程的第一步。这些圆盘是在不同光谱型的恒星周围观察到的，有迹象表明，低质量恒星周围的圆盘明显更平坦，这可能表明它们的稳定和演化速度更快，或者以不同的方式。我们的目标是测试这一假设的建模的中值光谱能量分布（SED）的原行星盘的三个样本：围绕赫比格星，金牛T星和褐矮星。我们专注于湍流混合强度，以避免强烈的观测偏差，从磁盘和恒星的性质，取决于恒星质量。我们产生的SED与辐射转移代码MCMax，使用流体静力学盘结构和沉降的灰尘在一个自洽的方式与α-处方探测的湍流混合强度。我们能够将所有三个样品与具有相同输入参数的圆盘相匹配，将内边缘缩放到尘埃蒸发半径，将圆盘质量缩放到毫米测光。赫比格星需要对内缘区域进行特殊处理，而金牛T星需要粘性加热，而褐矮星缺乏对盘质量的良好估计，因为只有几毫米的探测存在。我们发现，湍流混合强度不改变整个恒星质量范围内的一个固定的粒度分布和气体尘埃比。具有相同温度的区域具有独立于恒星质量的自相似垂直结构，但距离中心恒星相同距离的区域似乎更倾向于位于低质量恒星周围的圆盘中。我们发现，对于标准的颗粒尺寸分布，湍流混合强度相对较低，α = 10^（-4），但对于小颗粒较少或气尘比较低的颗粒尺寸分布，我们的结果也与α = 0.01相一致。
2012-01-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Tidally-driven Roche-Lobe Overflow of Hot Jupiters with MESA
现在已经发现许多系外行星的轨道具有超短周期，非常接近罗氏极限。在我们以前的工作的基础上，我们研究了通过罗氏瓣溢出（RLO）的质量损失可能会影响这些行星的演化，并可能将热木星转变为低质量行星（热海王星或超级地球）。在这里，我们专注于系统中的质量损失发生缓慢（“稳定的质量转移”的语言的双星演化），我们详细计算其演化与二进制演化代码MESA。我们包括潮汐，RLO，辐射和光蒸发的行星，以及恒星风和磁制动的影响。我们的计算都是从一颗接近洛希极限的热木星开始的，它围绕着一颗类似太阳的恒星运行。初始轨道衰减和RLO的开始是由恒星中的潮汐耗散驱动的。我们证实，这样的系统确实可以进化到产生质量较低的行星在几天的轨道。RLO阶段最终结束，根据质量转移的细节和行星核心的质量，轨道周期可以保持几天左右。残留的行星有一个岩石核心和一定数量的外壳材料，这些材料通过光蒸发以几乎恒定的轨道周期缓慢地被移除;这些行星的性质类似于许多观测到的超级地球和次海王星。对于这些残留行星，我们也预测质量和轨道周期之间存在反相关性;非常低质量的行星（$M_{\rm pl}\,\lesssim\,5\,M_{\oplus}$）在超短周期（$P_{\rm orb}$ <1 d）中不能通过这种类型的演化产生。
2015-09-29 astro-ph.EP
Photochemical CS$_2$ Gas Detected on a 20-Myr-old Exoplanet
University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Tsinghua University（清华大学）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；Osaka University（大阪大学）；Institute for Astronomy, University of Hawai‘i at Mānoa（夏威夷大学马诺阿分校天体物理研究所）；NASA Ames Research Center（美国宇航局艾姆斯研究中心）；University of Kansas（堪萨斯大学）
利用JWST/NIRSpec透射光谱，在年轻行星V1298 Tau e的大气中以>8σ置信度探测到CS$_2$，表明强紫外辐射下H/He主导大气中硫光化学的复杂性。
2026-05-31 astro-ph.EP
X-ray Studies of Planetary Systems: An Astro2010 Decadal Survey White Paper
虽然X射线天文学应该提供任何关于低温行星系统的见解似乎违反直觉，但行星围绕恒星运行，其磁化表面将一小部分恒星能量转移到高能产物：日冕紫外线和X射线，耀斑X射线和高能粒子，以及高速恒星风。在我们的太阳系中，X射线发射提供了对太阳活动、行星大气、彗星彗发、电荷交换物理和整个太阳系的空间天气的独特见解。年轻恒星的恒星活动大大提高，并能极大地影响原行星盘和行星形成过程。我们着重介绍了计划中的国际X射线天文台可完成的六项研究，这些研究以独特的方式解决行星科学中的问题：探测具有铁荧光线的原行星盘的X射线照射及其对盘湍流的影响;研究木星和火星外逸层的复杂电荷交换X射线发射;阐明彗星彗发中的电荷交换过程;了解日光层电荷交换发射和软X射线背景的解释;以及研究行星宿主恒星的磁活动及其行星大气的蒸发。
2009-03-03 astro-ph.EP astro-ph.HE
An asteroseismic view of the radius valley: stripped cores, not born rocky
各种理论模型处理恒星辐射对行星包络的影响，预测存在半径谷：即行星半径的双峰分布，超级地球和次海王星行星被$\approx 2~R_\oplus$附近的谷分开。最近观测到了这样一个山谷，这是由于恒星半径的精确度提高了，因此行星半径也提高了。在这里，我们调查的存在，位置和形状这样一个山谷使用一个小样本，高度准确的恒星参数确定从asteroseismology，其中包括117个行星的半径的中位数不确定性为3.3%。我们探测到一个明显的双峰分布，超级地球（$\approx 1.5~R_\oplus$）和亚海王星（$\approx 2.5~R_\oplus$）被$2~R_\oplus$周围的缺陷分开。此外，我们的特点作为一个幂律$R \propto P^γ$与$γ= {-0.09^{+0.02}_{-0.04}}$的谷的斜率。负斜率与光蒸发模型相一致，但与在气体贫乏环境中形成的岩石行星不一致，这将导致相反的斜率。这个缺口的确切位置进一步指向行星核心由相当大一部分岩石物质组成。
2018-07-02 astro-ph.EP
