Ohmic heating in the upper atmosphere of hot exoplanets The influence of a time-varying magnetic field
本研究量化了热系外行星高层大气中由时变磁场感应的欧姆加热，开发一维模型应用于Trappist-1 b和π Men c，发现其可媲美甚至超过XUV加热，并屏蔽外部磁场。
2024-12-18 astro-ph.EP
Tidally driven tectonic activity as a parameter in exoplanet habitability
目标。在地球上，板块构造在驱动长期碳循环方面发挥着不可或缺的作用;然而，在潮汐锁定的岩石系外行星上，由潮汐应力和潮汐加热驱动的替代构造机制可以以类似的方式发挥作用。方法.我们计算潮汐应力和潮汐加热率来模拟构造活动的可能性，以维持适合于潮汐锁定的岩石系外行星表面液态水的稳定气候，半径为${R}_{p}$ $\le$ 1.23 R $_\oplus$。结果将潮汐模型应用于我们的767个潮汐锁定岩石系外行星的样本显示，$\sim$ 10%的系外行星，包括来自星周宜居带（CHZ）的Proxima Cen b和GJ 1061 d，通过了移动盖构造活动的潮汐应力俯冲阈值，并位于最佳潮汐加热区。这类系外行星可以维持潮汐引起的温和移动盖构造活动，与地球上的板块构造相当，有助于维持表面液态水的存在。此外，我们位于CHZ的样本中有$\sim$ 40%的系外行星将无法维持稳定气候所需的构造活动，也不太可能保留表面液态水。当扩大我们的模型以建立潮汐应力，潮汐加热和CHZ之间的重叠，以发现未来观测的最佳目标区域时，我们确定潮汐驱动的构造活动有利于维持表面液态水主要发生在M矮星周围，并确定交叉点，在低质量M矮星CHZ中的偏心（e>0.1）地球大小的系外行星（${R}_{p}$ = 1.0- 1.23 R $_\oplus$）上，可以维持移动盖和最佳潮汐加热。
2022-04-07 astro-ph.EP
A Physical Classification of Exoplanet Thermal Environments: Stellar Irradiation versus Tidal Heating
Independent Researcher, " "
本文提出一个框架，用于分析和分类由潮汐加热和恒星辐射主导的热 regime。通过研究 2000 多个系外行星，发现大部分热环境由恒星辐射主导，但部分系统由潮汐加热主导，定义了 Λ=1 的物理边界。
2026-03-23 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
Tidally Heated Terrestrial Exoplanets: Viscoelastic Response Models
太阳系外行星系统的潮汐摩擦，在短的日心周期内，由允许持久的非零偏心率的轨道驱动，可以产生远远超过我们自己的太阳系中观察到的条件的内部加热。长期的扰动或热地球和热木星之间的概念2：1共振可以作为一个基线来考虑对流体的热演化受到强粘弹性潮汐加热。我们比较结果首先从简单的模型使用一个固定的品质因数和爱数，然后为三种不同的粘弹性流变学：麦克斯韦体，标准滞弹性固体，和Burgers体。SAS和Burgers模型被证明是通过引入新的平衡和多个响应峰值的可能性来改变极端潮汐加热的潜力。我们发现，潮汐加热往往超过放射性核素加热的周期低于10-30天，超过日照只有低于1-2天。极端的情况下产生足够的潮汐热量，开始全球规模的部分熔融，潮汐限制机制，如平流冷却类地行星的分析进行了讨论。为了探索长期的行为，我们映射对流热损失和潮汐热输入的偏心率的函数之间的平衡点。对于所讨论的周期和幅度，我们表明，潮汐加热，如果显着的，一般是有害的宜居带的宽度。
2009-12-10 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
3D NLTE Sodium abundances in late-type stars. Abundance corrections and synthetic spectra
Uppsala University（乌普萨拉大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
本文研究了1D LTE模型下Na I线分析的误差，通过3D NLTE辐射转移修正，发现3D NLTE修正通常比1D LTE更负，但对D共振线在低金属licity时略有正修正，提供公开的3D NLTE网格和插值方法以提高钠丰度测定精度。
2026-03-24 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Massive Satellites of Close-In Gas Giant Exoplanets
我们研究的轨道，潮汐加热和质量损失的卫星周围的接近气体巨型系外行星。重点是可能通过其过境特征观测到的大型卫星。我们认为，即使是地球大小的卫星周围的热彗星可能是免疫破坏的轨道衰变;检测到这样一个巨大的卫星将强烈限制潮汐耗散的理论在气体巨星，在某种程度上补充轨道圆化。恒星的引力导致了卫星轨道的显著的周期性偏心率。由此产生的潮汐加热率，每单位质量，远远超过木卫一的和主导的放射性加热到合理的卫星潮汐$Q$的行星轨道周期的几个月。在大约一周的行星轨道周期内，潮汐加热可以完全融化卫星。最后，我们计算上限的卫星质量损失率，由于从表面的热蒸发，有效的，如果卫星的大气层是薄的，蒸汽压可以忽略不计。利用这个上限，我们发现，虽然轨道周期小于几天的热彗星周围的岩石卫星可以显着蒸发在其寿命，可探测的卫星遭受可忽略不计的质量损失在较长的轨道周期。
2009-09-03 astro-ph.EP
Heating of the Atmospheres of Short-orbit Exoplanets by Their Rapid Orbital Motion Through an Extreme Space Environment
本文研究短轨道系外行星快速穿越恒星周围变化磁场引发的焦耳加热，估算 Trappist-1e 及两颗近距绕日假想行星的加热量，指出其可显著影响大气逃逸与长期演化。
2024-01-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Heating and ionization by non-thermal electrons in the upper atmospheres of water-rich exoplanets
本文利用蒙特卡洛模型研究光电子对富水系外行星高层大气加热和电离的影响，量化了O-H混合物中的能量分配与电离过程，并指出忽略光电子会导致高估加热和质量损失率、低估电离率。
2023-08-11 astro-ph.EP
The tidal heating of the exoplanet 55 Cnc e. The role of the orbital eccentricity
本文利用蠕变潮汐理论研究非零轨道偏心率对55 Cnc e潮汐加热与自转轨道演化的影响，提出强潮汐耗散可解释其亮度异常，并推测若偏心率真实存在则暗示有一颗未知共振行星扰动其轨道。
2025-09-02 astro-ph.EP
The influence of stellar flare on dynamical state of the atmosphere of exoplanet HD 209458b
本文应用一个近距离巨行星HD 209458 b高层大气的一维空气力学模型，研究了行星大气对恒星耀斑引起的附加加热的反应。结果表明，恒星耀斑在极紫外波段吸收附加能量导致大气局部加热，并伴随着两个激波的形成，在大气中传播。我们讨论了可能的观测表现的冲击和可行性，他们的检测。
2018-09-04 astro-ph.EP
Is tidal heating sufficient to explain bloated exoplanets? Consistent calculations accounting for finite initial eccentricity
在本文中，我们提出的一致性演化的短周期系外行星耦合的潮汐和重力热演化的行星。与以往类似的研究不同，我们的计算是基于完整的Hut模型的潮汐演化方程，适用于偏心率、旋转率和自旋的任何阶次。我们证明，分析和数值，除了如果系统形成的近圆形轨道（e<0.2），解决一致的完整的潮汐方程是强制性的，以获得正确的潮汐演化历史。我们表明，在偏心率的二阶截断的潮汐模型的基础上的计算，在所有以前的研究中所做的，导致错误的潮汐演变。因此，在所有这些计算中，潮汐能量耗散率都被严重低估，各种轨道参数演变的特征时标可能错误达三个数量级。基于这些完整、一致的计算，我们重新审视了潮汐加热假说的可行性，以解释过境巨行星的巨大半径。我们发现，即使潮汐耗散确实对行星的热量收支有很大的贡献，并且可以解释一些适度膨胀的热膨胀体，这种机制也不能单独解释最膨胀的物体的性质，包括HD 209458 b。事实上，完整的潮汐方程的求解表明，在行星的演化过程中，增强的潮汐耗散和轨道圆化发生得太早，无法在目前的时代提供足够的额外能量。在这种情况下，另一种机制，如恒星辐射引起的表面风消散在行星的潮汐隆起，或在行星内部的低效率对流必须调用，连同潮汐耗散，提供所有的异常大的系外行星的拼图。
2010-04-03 astro-ph.EP
The Role of Drag in the Energetics of Strongly Forced Exoplanet Atmospheres
与地球相比，摩擦加热通常可以忽略不计，我们表明，阻力机制可以作为一些系外行星强强迫大气中的重要热源，有可能改变环流。我们修改了大气能量循环的标准形式，明确跟踪动能的损失和相关的摩擦（再）加热，应用于系外行星，如不对称加热的“热行星”和气体巨星在高偏心轨道。我们建立了一个占主导地位的阻力机制和他们对当地大气条件的依赖性的理解是准确建模的关键，不仅在他们的能力，以限制风速，但也因为他们可能会改变能量的流通足以改变流动的性质。我们讨论可能的阻力来源，并估计显着影响大气能量所需的强度。正如我们所展示的，摩擦加热取决于动能耗散的大小及其空间变化，因此，阻力机制越局部化，它就越弱，并且仍然影响环流。我们还使用派生的形式主义估计的动能的数值损失率在一些以前发表的热木星模型和没有磁阻力，并发现它是令人惊讶的大，在5-10%的入射恒星辐射。
2011-10-19 astro-ph.EP
Tidal heating of Earth-like exoplanets around M stars: Thermal, magnetic, and orbital evolutions
岩石系外行星的内部热和磁演化对其可居住性至关重要。本文主要研究辐射宜居带与潮汐带重叠的低质量M星周围的地球质量行星的热轨道演化。我们开发了一个热轨道演化模型校准地球耦合潮汐耗散，与温度相关的麦克斯韦流变学，轨道圆化和迁移。我们说明了热轨道稳定状态，表面热流是平衡的潮汐耗散和冷却可以停滞数十亿年，直到循环发生。在内部以潮汐热形式耗散的轨道能量驱动向内迁移和循环，循环时间与耗散率成反比。我们确定了一个峰值的内部耗散率的地幔通过一个粘弹性状态在地幔温度接近1800 K。在$0.07$天文单位内，围绕0.1太阳质量恒星运行的行星在10 Gyr之前成圆，与初始离心率无关。一旦成圆形，这些行星就会单调地冷却，并保持与地球相似的发电机。被迫进入偏心轨道的行星会经历核心的过冷和快速的核心固化，抑制了宜居带行星的发电机作用。我们发现，潮汐加热是微不足道的可居住区周围的$0.45$（或更大）的太阳质量的恒星，因为潮汐耗散是一个更强的函数的轨道距离比恒星质量，和宜居带更远离较大的恒星。行星磁场的抑制使大气层暴露于恒星风侵蚀和表面暴露于有害辐射。除了微弱的磁场，大规模的熔体喷发率和长期的岩浆海洋可能使低质量恒星宜居带中的偏心行星不适合生命居住。
2015-09-24 astro-ph.EP
The role of clouds on the depletion of methane and water dominance in the transmission spectra of irradiated exoplanets
观测结果表明，在大多数观测到的系外行星大气中，水含量丰富，甲烷含量不足。我们隔离大气过程的影响，以调查可能的原因。在此之前，我们研究了有效温度，表面重力，金属丰度，碳氧比和恒星类型假设无云热化学平衡和不平衡化学的影响。然而，在这些假设下，甲烷仍然是一个持久的光谱特征，在一定的参数空间，甲烷谷的系外行星的透射光谱。在这项工作中，我们研究了云在这一领域的作用，我们发现云以两种直接的方式改变了甲烷的光谱外观：1）通过加热较冷行星的光球，2）通过模糊分子特征。云的存在也间接地影响甲烷特征：1）云加热导致冷凝物的更多蒸发，因此释放额外的氧气，导致较冷的贫碳系外行星的水占主导地位的光谱，以及2）HCN/CO的产生导致这些分子抑制耗尽的甲烷特征。HCN/CO的存在和甲烷的缺乏可能是热系外行星上云形成的迹象。云加热也会消耗氨。因此，甲烷和氨的同时消耗并不是光化学过程所独有的。我们认为，甲烷探测的最佳目标可能是大规模但较小的行星，其温度约为1450 K，绕较冷的恒星运行。我们还构建了斯皮策合成彩色地图，并发现云可以解释IRAC通道1和2的一些高对比度观测。
2020-07-13 astro-ph.EP
Advection of potential temperature in the atmosphere of irradiated exoplanets: a robust mechanism to explain radius inflation
受到强烈辐射的系外行星的巨大半径一直是天文学中的一个主要难题。基于一个二维稳态大气环流模式，通过与三维计算的比较，评估其有效性，我们揭示了一个新的机制，即平流的位温由于质量和纵向动量守恒，一个过程发生在地球的大气或海洋。在深度，消失的热通量迫使大气结构收敛到比一维计算获得的更热的温度，这意味着行星的半径更大。计算结果不仅重现了观测到的HD209458b半径，而且还重现了观测到的半径膨胀与凌日行星辐射之间的相关性。因此，由不均匀大气加热引起的位温的垂直平流提供了一个强有力的机制，解释了辐射热彗星的膨胀半径。
2017-04-18 astro-ph.EP
Tidal Limits to Planetary Habitability
主序星的适宜居带传统上被定义为拦截适量恒星流量以允许行星表面有水的轨道范围。在这些区域发现的绕M恒星运行的类地系外行星，由于恒星光度降低而接近，也可能经历显著的潮汐加热。潮汐加热可能会对类地系外行星产生广泛的影响，并可能显著影响地表附近的条件。例如，如果一颗系外行星的加热速率接近或大于木卫一（在木卫一，潮汐驱动火山活动，至少每隔100万年使行星重新出现一次），并产生类似的表面条件，那么生命的发展似乎不太可能。另一方面，如果潮汐加热率小于启动板块构造的最小值，则CO_2可能无法通过俯冲作用再循环，导致失控的温室效应，使地球灭菌。这两种情况下，代表潜在的边界，可居住性，并提出了与传统的宜居带的范围内的主序星，低质量的恒星。我们提出了一个修正的宜居带，包括恒星日照和潮汐加热。我们将这些标准应用于GJ 581 d，发现它处于传统的宜居带，但其潮汐加热单独可能不足以用于板块构造。
2009-06-09 astro-ph.EP
Mass-loss rates for transiting exoplanets
离其主星轨道距离很小的系外行星受到强烈的高能辐射、X射线和极紫外线的照射。根据行星的质量和密度以及大气加热效率，恒星能量输入可能导致大气质量损失。这些蒸发过程在行星凌日期间的紫外线中可以观察到。目前工作的目的是量化质量损失率（dm/dt）、加热效率（eta）和整个凌日系外行星样本的寿命，现在包括热木星、热海王星和热超级地球。质量损失率和寿命是根据系外行星的“能量图”估算的，该图将行星的引力势能与沉积在大气中的恒星X/EUV能量进行比较。我们估计，在各种保守的假设下，所有探测到的凌日行星的质量损失率都在10^6到10^13 g/s之间。高的加热效率意味着像气体巨星WASP-12 b和WASP-17 b这样的热系外行星可以在1 Gyr内完全蒸发。我们进一步表明，当dm/dt是从观测推断和恒星的X/EUV光度是已知的加热效率可以受到限制。这使我们认为，热木星HD 209458 b的大气中的eta约为100%，而HD 189733 b的eta可能更低。必须同时观测紫外线和X射线的凌日现象，以进一步限制系外行星的外大气层特性。
2011-02-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dark Kinetic Heating of Exoplanets and Brown Dwarfs
本文提出在系外行星和褐矮星等低逃逸速度天体中，长程暗力可显著增强暗物质动力学加热，并利用WISE 0855-0714的观测数据约束暗区参数，展示了未来探测极低散射截面的潜力。
2025-07-07 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Venus as an Exoplanet: I. An Initial Exploration of the 3-D Energy Balance for a CO$_{2}$ Exoplanetary Atmosphere Around an M-Dwarf Star
本研究使用三维模型模拟绕M型矮星GJ 436运行的类金星系外行星大气，发现EUV-UV加热和NIR加热变化显著影响高层大气的温度分布与纬向风，而CO2冷却在特定气压下平衡了这些加热效应。
2024-05-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Interaction of Trappist-1 exoplanets with coronal mass ejections: Joule heating, Poynting fluxes and the role of magnetic fields
本文通过MHD模拟研究Trappist-1b和e与CMEs的相互作用，揭示行星磁场对感应加热、坡印廷通量及电离层焦耳加热的影响，并给出可能加剧大气侵蚀的定量加热率。
2025-06-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Water content of rocky exoplanets in the habitable zone
本文通过四层内部结构模型、潮汐加热与放射成因热计算，研究28颗宜居带岩质系外行星的水含量，识别出多颗可能拥有厚海洋层或水蒸气大气的候选行星。
2023-12-04 astro-ph.EP
Unusually Hot Interiors Could Reconcile the Missing Methane Problem for Warm-to-Hot Exoplanets with Hydrogen Atmospheres
University of Texas at San Antonio（德克萨斯大学圣安东尼奥分校）；Southwest Research Institute（西南研究所）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文提出一个基于地质化学的框架，探讨高内部温度能否解释系外行星中甲烷的缺失，利用大气化学分析揭示行星内部热力学状态与大气成分的关系。
2026-04-02 astro-ph.EP
The Persistent Thermal Anomalies in Rocky Worlds
Washington University（华盛顿大学）
研究类地行星日侧热辐射异常，探讨其可能的内部热源及大气存在证据，发现现有内部过程无法解释观测到的热异常，推测可能由恒星污染或其他未考虑因素导致。
2026-03-30 astro-ph.EP
Self-consistent 1D modelling of Jupiter's upper atmosphere as an exoplanet analogue
University of Vienna（维也纳大学）；International Institute for Applied Systems Analysis（国际应用系统分析研究所）
研究人员扩展Kompot模型模拟巨系外行星富氢大气，以木星为基准验证模型，其再现木星高层大气热结构与CH4丰度，为系外行星大气模拟提供基线。
2026-08-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
The effect of rotation and tidal heating on the thermal lightcurves of Super Mercuries
短周期（<50天）的低质量（<10M地球）系外行星非常丰富，其中少数几颗已经测量过半径和质量的行星已经揭示了组成的多样性。其中一些系外行星被发现在偏心轨道上，并受到强烈的潮汐影响其旋转，并导致显着的潮汐加热。在这个种群中，一些行星可能耗尽挥发物，没有大气。我们模拟了这些"超级水星"的热辐射，以研究其红外线曲线上的旋转和潮汐耗散特征。我们计算随时间变化的温度图在地表和地表下的行星和由此产生的磁盘集成发射光谱由一个遥远的观察者收到的任何观测几何。我们计算了任何开普勒轨道和旋转的行星表面的照明。我们包括内部潮汐热流，在地下的垂直热扩散，并产生合成光变曲线。我们表明，不同的旋转周期预测的潮汐模型（自旋轨道共振，伪同步）产生不同的光度特征，这是可观察到的，提供的表面的热惯性是高的，像固体或熔融的岩石（但不是风化层）。潮汐耗散也可以直接影响光变曲线，并根据表面上热点的存在使旋转的推断更困难或更容易。詹姆斯·韦伯太空望远镜和ECHO的红外线曲线测量可用于推断系外行星的旋转周期和耗散率，从而测试潮汐模型。该数据还将通过约束热惯性来约束（子）表面的性质。
2013-05-16 astro-ph.EP
The Space Environment and Atmospheric Joule Heating of the Habitable Zone Exoplanet TOI700-d
本文利用一套恒星日冕和恒星风、行星磁层和行星电离层的数值模型，研究了地球大小的行星TOI~700~d附近的空间环境条件。我们使用缩小的恒星输入和放大的太阳输入来驱动我们的模拟，以获得两个独立的解决方案。我们发现，对于我们研究中使用的特定参数，行星附近的恒星风条件不是很极端--就恒星风冲压压力和行星际磁场强度而言，略强于地球附近。因此，假设行星与地球相似，TOI 700-d附近的空间环境对行星大气可能不会造成极大的危害。然而，我们强调，恒星输入参数和实际的行星参数是不受约束的，不同的参数可能会导致更大的影响TOI 700-d的大气。最后，我们将我们的结果与太阳系中的太阳风测量结果进行了比较，并强调适度的恒星风条件可能无法保证系外行星的大气滞留。
2020-05-23 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
A time-dependent radiative model for the atmosphere of the eccentric exoplanets
我们提出了一个太阳系外行星大气层的时间依赖的辐射模型，考虑到它们的轨道偏心率。除了行星与恒星距离的变化对恒星辐射的调制外，行星的伪同步旋转也可能起着重要的作用。我们包括这两个随时间变化的影响时，建模的行星热结构。本文研究了两颗高偏心率行星的热结构和随时间变化的恒星加热光谱特征。最后，我们讨论了这些行星的观测方面适合斯皮策测量，并调查的旋转速率的作用。
2010-02-24 astro-ph.EP
Potential Interior Structures and Habitability of Super-Earth Exoplanets LHS 1140 b, K2-18 b, TOI-1452 b and TOI-1468 c
本文基于贝叶斯推断和潮汐锁定一维解析模型，评估了四颗近邻超级地球系外行星的内部结构与宜居性，发现大气加热是影响其表面液态水留存的关键因素，且 LHS 1140 b 具有相对更高的宜居潜力。
2024-12-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Interior heating of rocky exoplanets from stellar flares with application to TRAPPIST-1
许多不同光谱型的恒星，其行星位于宜居带内，已知会发出耀斑。到目前为止，研究恒星耀斑和相关的日冕物质抛射（CME）的长期影响的研究假设行星的内部不受行星际CME的影响，只考虑等离子体/紫外线相互作用对行星大气的影响。在这里，我们表明，磁通量进行耀斑相关的日冕物质抛射的结果在行星内部加热欧姆耗散，并导致各种内部-外部相互作用。我们构建了一个物理模型来研究这种效应，并将其应用于TRAPPIST-1恒星，其耀斑活动已被开普勒观测所限制。我们的模型是以随机的方式提出的，以考虑输入参数的不确定性和可变性。特别是对于最里面的行星，我们的研究结果表明，硅酸盐地幔中耗散的热量具有足够的幅度和寿命来驱动地质过程，从而促进TRAPPIST-1行星的火山活动和放气。此外，我们的模型预测，焦耳加热可以进一步增强行星的内在磁场相比，那些没有。伴随的火山活动和释气作用可以不断补充大气，从而减轻耀斑和日冕物质抛射直接影响造成的大气侵蚀。为了保持大气和地球物理模型的一致性，恒星耀斑和日冕物质抛射对近距离系外行星系统大气的影响需要结合对行星内部的影响进行研究。
2022-12-08 astro-ph.EP physics.geo-ph physics.space-ph
Hydrodynamic Escape of Mineral Atmosphere from Hot Rocky Exoplanet. I. Model Description
最近的系外行星统计数据表明，光蒸发对近距离低质量行星的质量和体积组成有很大影响。虽然有许多研究涉及富氢或富水大气的光蒸发，但尚未进行有关岩石蒸汽大气（或矿物大气）的详细调查。本文建立了一个新的一维水动力学模型，模拟了由Na、Mg、O、Si及其离子和电子组成的矿物大气在紫外光照射下的分子扩散、热传导、光化学/热化学、X射线和紫外线加热以及辐射线冷却（即，光学厚度和非LTE的影响）。本文的重点是描述我们的方法，但提出了一些新的发现。我们的流体动力学模拟表明，几乎所有的入射X射线和紫外线能量从主星转换成和损失的冷却剂气体物种，如钠，镁，镁$^+$，硅$^{2+}$，钠$^{3+}$和硅$^{3+}$的辐射发射。对于一颗围绕年轻太阳型恒星公转0.02~AU的地球大小的行星，我们发现X射线和紫外线的加热效率只有$1 \times 10^{-3}$那么小，相当于在各个方向上简单积分的质量损失率为0.3~ $\Mearth$ /Gyr.由于这种有效的冷却，质量为$1\Mearth$的热岩石系外行星上的矿物大气的光蒸发量不足以对行星质量和整体组成产生重大影响。这表明，尺寸大于地球半径的近距离高密度系外行星在高紫外线环境中生存。
2020-12-19 astro-ph.EP
Modeling Volcanic Plume Heights Across Exoplanet Atmospheres: Insights from TRAPPIST-1
NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；Integrated Space Science and Technology Institute, Department of Physics, American University（美国大学物理系综合空间科学与技术研究所）
通过扩展一维火山喷发柱模型，研究了不同行星和大气条件下喷发柱高度的影响因素，为探测岩石系外行星火山活动提供了物理框架。
2026-06-02 astro-ph.EP
C/O Ratios of Stars with Transiting Hot Jupiter Exoplanets
碳和氧的相对丰度长期以来被认为是恒星化学演化的基本诊断。现在，越来越多的系外行星观测使估计这些元素的系外行星大气。在高温超导体中，C/O比影响碳在主要可观察分子中的分配，使这些元素能够诊断温度结构和成分。在这里，我们提出了在16颗恒星的碳和氧丰度的测量，主机过境热木星系外行星，并比较我们的C/O比的主机恒星的较大样本中测量的，以及那些估计相应的系外行星大气。利用标准的恒星丰度分析，我们从多个丰度指标中获得恒星参数以及[C/H]和[O/H]，包括[O I] 6300三线的合成拟合和O I三重态的NLTE校正。我们的研究结果与最近的建议一致，表明以前测量的系外行星宿主恒星的C/O比可能被高估了。这个样本的平均凌日系外行星母星C/O比为0.54（C/O $_{solar}$ =0.54），而之前测量的C/O $_{host~star}$平均值为$\sim$ 0.65-0.75。我们还观察到增加的C/O与[Fe/H]预期所有恒星的基础上银河系的化学演化;线性拟合我们的结果略低于其他系外行星宿主恒星的研究，但有类似的斜率。尽管即使是最常见的系外行星的碳氧比仍然不确定，但现在对其宿主恒星进行更精确的丰度分析可以帮助限制这些行星的形成环境和当前的成分。
2014-03-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Comparative Analysis of the Model for Exoplanet Atmosphere Outflow
模拟行星大气外流对于理解系外行星系统的演化和解释其观测结果非常重要。系外行星大气层的现代理论模型变得越来越详细和多成分，这使得新的研究人员难以参与该范围。在这里，第一次，我们提出的气体动力学方法纳入我们的空气动力学模型，这已经提出了测试的结果。实验结果证明了该方法的正确性和实用性。为了模拟行星风，我们提出了一个新的流体动力学模型配备了恒星紫外辐射加热的唯象函数。在这个模型中的一般流动与在更详细的空气动力学模型中得到的结果很好地一致。该模型可用于方法的目的和测试的气体动力学模块的自洽化学动力学模型的行星风。
2021-05-29 astro-ph.EP
Impact of photochemical hazes and gases on exoplanet atmospheric thermal structure
我们调查的影响，光化学烟雾和不平衡气体的热结构的热对流，使用详细的1-D辐射模式。我们发现，光化学霾的列入结果在高层大气加热和低层大气冷却的主要。含硫物质，如SH、S $_2$和S $_3$，在中层大气中提供显著的不透明度，并导致接近1毫巴的局部加热，而光化学产生的OH、CH、NH和CN自由基影响接近1 $μ$巴的热结构。此外，我们表明，光化学气体和烟雾的热结构的修改可以有重要的影响过境观测的解释。具体来说，我们对hazy HD 189733 b的研究表明，由于光化学烟雾不透明度的存在而导致的较热的高层大气使大气膨胀，因此光谱的紫外-可见部分的过境特征更陡峭。此外，光球层温度的变化也会影响二次食的光谱。对于HD 209458 b，我们发现在低于1毫巴的压力下，这种大气中可能存在小的雾不透明度，这可能是光化学雾和冷凝物的结果。我们的研究结果激励列入光化学烟雾的辐射反馈在大气环流模式适当的评价大气动力学。
2021-02-10 astro-ph.EP
Inhomogeneous magnetic coupling in exoplanets: the stop & go of WASP-18 b's atmospheric flows
Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院空间研究所）；Institute for Theoretical Physics and Computational Physics, Graz University of Technology（格拉茨工业大学理论与计算物理研究所）
研究WASP-18 b大气中不均匀磁耦合对局部和全球动力学的影响，通过ExoRad模型分析磁拖拽和摩擦加热对大气环流和温度不对称性的作用。
2026-04-02 astro-ph.EP
Reflected Light Curves, Spherical and Bond Albedos of Jupiter- and Saturn-like Exoplanets
观察到的系外行星反射光变曲线表明，其中一些行星上有明亮的云。我们估计如何光变曲线和总恒星加热的行星取决于前向和后向散射的云层的基础上先锋号和卡西尼号飞船的木星和土星的图像。我们适合分析功能，以当地的反射亮度的木星和土星取决于行星的阶段。这些观测包括0.59-0.72和0.39-0.5 μm的宽带，以及0.938（大气窗口）、0.889（CH 4吸收带）和0.24-0.28 μm的窄带。我们用光线追踪模型模拟行星的图像，并对它们进行圆盘积分以产生全轨道光变曲线。对于木星，我们还将模拟的光变曲线与观测到的全圆盘亮度相拟合。我们推导出木星，土星，和朗伯和瑞利散射的大气层的行星的球面的反射率。在凌日时有相同的几何曲率，类朗伯行星的大气层可以产生比朗伯行星在半相位时暗两倍的光变曲线。球型行星的半径通常比朗伯行星低1.5倍。朗伯假设会低估恒星光的吸收和行星大气的平衡温度。我们还将我们的光变曲线与固体物体的光变曲线进行了比较：土卫二和木卫四。它们强烈的反向散射峰值在几度的反对（二次日食）可能导致更严重的低估恒星加热。
2016-02-24 astro-ph.EP
Characterization of exoplanets from their formation III: The statistics of planetary luminosities
本文继续一系列，我们预测的主要可观察到的特征的系外行星的基础上，他们的形成。在论文I中，我们描述了我们的全球行星形成和演化模型。在第二篇论文中，我们研究了行星的质量-半径关系。在这里，我们提出了一个广泛的研究在形成和演化的行星光度的统计。我们的结果可以与单个直接成像（原）行星以及调查的统计结果进行比较。我们计算了三个合成行星的人口假设不同的效率的气体和星子的吸积加热。我们描述了行星质光关系的时间演化。我们研究了形成过程中的激波和内部光度。我们预测的统计版本的后形成质量与熵的“音叉”图。我们发现高的名义形成后的光度为热和冷的气体吸积。个别形成的历史仍然可以导致在一定质量的形成后光度的几个传播的因素。然而，如果气体和小行星的吸积加热是未知的，形成后的光度可能会表现出2-3个数量级的扩展，在一个固定的质量覆盖冷，温暖，和热的状态。作为一个关键的结果，我们预测一个平坦的对数光度分布的巨行星，和一个陡峭的增加，由于低质量行星的出现率较高的低光度。未来的调查可能会发现这种好转。在形成过程中，如果可以估计气体吸积率，那么就有可能估计出行星质量。由于“核心质量效应”，经过冷气体吸积的行星仍然可以有很高的形成后熵。一旦直接成像的已知年龄和光度的系外行星数量增加，观测到的分布可能会与我们的预测进行比较。
2017-09-15 astro-ph.EP
Stellar Coronal and Wind Models: Impact on Exoplanets
表面磁性被认为是日冕加热和恒星风加速的主要驱动力。日冕被认为是由等离子体形成的，这些等离子体被限制在恒星的闭合磁日冕环中，风主要起源于开放的磁场线区域。在这一章中，我们回顾了一些基本性质的恒星日冕和风，并提出了一些现有的模型。在本章的最后一部分，我们将讨论日冕风对系外行星的影响。
2017-09-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Atmosphere expansion and mass loss of close-orbit giant exoplanets heated by stellar XUV: I. Modeling of hydrodynamic escape of upper atmospheric material
在本系列论文中，我们提出了一个一致的描述质量损失过程。为了更全面地研究近轨道巨系外行星（热木星）的内禀磁场对大气物质逃逸和行星内磁层形成的影响，本文从一个高层大气膨胀的流体动力学模型出发.在考虑一个简单的氢大气模型时，我们着重考虑了大气气体的辐射加热和电离效应及其在太空中的膨胀。主要注意的是调查的具体条件的作用，在内部和外部边界的模拟域，根据不同的制度的材料逃逸（自由和限制流）的形成。对不同的过程，如XUV加热、材料电离和复合、H3+冷却、绝热冷却和Lyman-alpha冷却、Lyman-alpha再吸收进行了比较研究。我们确认我们的模拟结果与其他膨胀行星大气的流体动力学模型的结果基本一致。特别地，我们得到在典型的太阳型恒星轨道距离0.05 AU的条件下，热木星等离子体包层的最高温度可达~ 9000 K，流体动力逃逸速度约为9 km/s，质量损失率约为~（4-7）*10^10 g*s。在所考虑的恒星行星参数和XUV通量的范围内，在能量有限的情况下接近质量损失。列入行星固有的磁场的模型是一个主题的后续文件（文件二）。
2015-06-11 astro-ph.EP
Molecular-Kinetic Simulations of Escape from the Ex-planet and Exoplanets: Criterion for Transonic Flow
气体动力学方程被广泛用于描述太阳系天体和系外行星的大气损失，尽管无穷远处的边界条件不是唯一的。使用分子动力学模拟，正确对待从连续到稀薄区域的过渡，我们确认，能量有限的逃逸近似是有效的绝热膨胀时，是占主导地位的冷却过程。然而，这并不意味着外流会变成音速。事实上，在音速范围内，能量限制近似可以显著地低估逃逸率。相当大的逃逸率和伴随的绝热冷却可以产生具有高度延伸的亚音速流的大气。由于这会影响高层大气的加热速率以及与外场和等离子体的相互作用，因此我们给出了一个估计外流在连续区跨音速的判据。这适用于早期的地球大气层，系外行星大气层，以及前行星冥王星的大气层，所有这些都有很大的逃逸率。该论文及其勘误表，结合在这里，发表于：ApJL 768，L4（2013）; ApJ，779，L30（2013）。
2013-12-16 astro-ph.EP
Atmospheres on Nonsynchronized Eccentric-tilted Exoplanets II: Thermal Light Curves
热光变曲线分析是探测行星外大气热结构的有力手段，行星的自转和偏心对大气热结构有很大影响。在这里，我们使用Ohno $\&$ Zhang（2019）中提出的浅水模拟结果，研究了偏心倾斜系外行星在各种辐射时间尺度，偏心率，偏心率和观察几何形状上的热光变曲线。我们还实现了热光变曲线的分析理论，可以解释倾斜系外行星的光变曲线的一般趋势。对于圆形轨道上的倾斜行星，通量峰值的轨道相位主要由投射到轨道平面上的热点或在夏至加热的极点的通量控制，取决于辐射时标$τ_{\rm rad}$，行星日$P_{\rm orb}$和行星度$θ$。我们发现，倾斜的行星可能产生的流量峰值后，二次日食时，当行星的结晶度$θ$ > 90度的热制度$τ_{\rm rad}<P_{\rm rot}$，或$θ>18$度的冷制度$τ_{\rm rad} > P_{\rm rot}$。对于在偏心轨道上的倾斜行星，光变曲线的形状受到近点加热的显著影响。当近点发生在二次日食之前时，二次日食之后的通量峰值可以用来区分倾斜行星和非倾斜行星。我们的研究结果可能有助于在未来的观测中限制系外行星的数量。
2019-03-03 astro-ph.EP
Semi-Empirical Modeling of the Atmospheres of the M Dwarf Exoplanet Hosts GJ 832 and GJ 581
本文利用SSRPM辐射转移代码对M矮星GJ 832和GJ 581构建半经验大气模型并合成光谱，发现EUV通量主要形成于高温区，且GJ 832磁活动更强。
2020-12-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Non-LTE Radiative Transfer with Turbospectrum
从恒星基本参数的分析到系外行星和星系中恒星星族的研究，各种天文学研究都需要物理上真实的恒星光谱模型。在这里，我们提出了一个新版本的广泛使用的辐射转移代码Turbospectrum，我们更新的能力进行光谱合成的多个化学元素的线在非局部热力学平衡（NLTE）。我们使用的代码中的金属岩和丰度的盖亚FGK基准星的分析，使用一维MARCS大气模型和平均值的3D辐射流体动力学模拟恒星表面对流。我们发现，新的物理更现实的模型提供了更好的描述观测数据，并使程序和相关的微物理数据公开，包括网格的NLTE偏离系数为H，O，Na，Mg，Si，Ca，Ti，Mn，Fe，Co，Ni，Sr和Ba。
2022-06-17 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Atmospheres of Rocky Exoplanets
岩石行星在其他恒星周围很常见，但它们的大气特性在很大程度上仍然不受约束。由于最近发现的大量行星和即将到来的观测能力的进步，我们准备在这十年内描述数十个岩石系外行星的大气层。在过去的几年里，对岩石系外行星大气层的理论理解已经取得了相当大的进展，对它们的演化、化学、动力学甚至可能的生物特征做出了可检验的预测。在这里，我们回顾了迄今为止在这一领域取得的主要进展，并讨论了未来的目标。我们的主要结论如下：1）许多岩石行星可能形成最初的H $_2$ -He信封，后来失去了空间，可能是由于恒星的紫外线/X射线照射和内部加热的组合。2)在演化的早期阶段之后，由于宿主恒星通量、大气逃逸率、内部交换和其他因素的变化，预计大气成分会有很大的多样性。3)观测结果排除了附近几颗岩石系外行星上存在以氢为主的大气层，以及一个目标上存在任何厚厚的大气层的可能性。在不久的将来，将有可能对这些行星和其他行星的大气层进行更详细的描述。4)系外行星生物圈搜索是一个令人兴奋的未来目标。然而，要对具有代表性的行星样本进行可靠的探测，就需要进一步提高观测能力，并增进我们对非生物行星过程的了解。
2022-07-25 astro-ph.EP
Heating efficiency in hydrogen-dominated upper atmospheres
上下文加热效率被定义为净局部气体加热率与恒星辐射能量吸收率的比值。它在暴露于恒星软X射线和极紫外辐射（XUV）的行星上层大气的热逃逸过程中起着重要作用。目标。我们模拟了太阳系外气体巨星HD 209458 b以氢为主的高层大气中恒星XUV辐射的热逃逸相关加热效率。然后将模型结果与先前的热氢逃逸研究进行比较，该研究假设热效率值在10- 100%之间。方法.通过求解动力学Boltzmann方程，应用直接模拟Monte Carlo模型，研究了热层中的光解和电子碰撞过程。我们计算了恒星XUV通量的能量沉积率和伴随的初级光电子的能量沉积率，这些初级光电子是由高层大气中H2到H过渡区的电子碰撞过程引起的。结果如果包括光电子碰撞过程的参与，以氢为主的高层大气的XUV辐射加热不会达到高于主要热层高度的20%。结论.假设热效率值>= 20%的系外行星的氢逃逸研究可能高估了热逃逸或质量损失率，而假设值< 20%的研究可能产生更真实的大气逃逸率。
2014-09-02 astro-ph.EP
The GTC exoplanet transit spectroscopy survey. VII. Detection of sodium in WASP-52b's cloudy atmosphere
我们报告了在热木星WASP-52 b的大气中首次探测到钠吸收。我们在10.4 m Gran Telescopio Canarias（GTC）上使用低分辨率成像和低中分辨率集成光谱学光学系统（OSIRIS）观察了WASP-52 b的一次凌日。由此产生的透射光谱覆盖了522 nm到903 nm的波长范围，除了钠双重态处显著的窄吸收特征外，是平坦的，没有特征的，这可以用1 mbar的太阳组成的大气层与云来解释。一个无云的大气层被严格排除。通过评估不同仓宽下钠的吸收深度，我们发现温度向低气压水平升高，正温度梯度为0.88 +/- 0.65 K/km，可能表明高层大气加热和逆温。
2017-03-20 astro-ph.EP
Variable Irradiation on 1D Cloudless Eccentric Exoplanet Atmospheres
偏心轨道上的系外行星经历的入射恒星通量在近星点比远星点明显更大。在辐射和对流加热/冷却时间尺度比轨道时间尺度短的大气区域，星座的这种变化可能导致大气结构的急剧变化。为了探索这一现象，我们开发了一个复杂的一维（垂直）时间步进大气结构代码，EGP+，能够模拟大气的热力和化学结构随时间变化的扰动的动态响应。至关重要的是，EGP+可以有效地模拟行星的多个轨道，从而为系外行星建模提供了新的机会，而无需更昂贵的计算模型。我们做了无云大气的简化假设，并将我们的模型应用于HAT-P-2b，HD~ 17156 b和HD~ 80606 b，这是已知的高偏心率轨道。我们发现，对于那些有斯皮策观测的行星，我们的行星-恒星比预测与观测大致一致。然而，我们无法重现观测到的峰值偏移近星点通过。最后，我们讨论了增加新模型复杂性的有希望的途径，这将使更详细的研究清晰和多云的偏心行星以及围绕活跃的宿主恒星的世界。
2021-05-17 astro-ph.EP
Tidal Heating of Young Super-Earth Atmospheres
短周期的地球到海王星大小的系外行星（超级地球），具有大量的气体包层似乎非常常见。这些气体大气层被认为是起源于行星在最初的几个百万年中嵌入其中的原行星盘。气体从周围星云中吸积的速率取决于气体冷却和辐射其引力能量的能力。在这里，我们证明了恒星和年轻（因此膨胀）行星之间的潮汐相互作用产生的热量可以抑制气体冷却和吸积。定量地，我们发现，增长的超级地球大气停止行星的周期约为10天，提供他们的初始偏心率是0.2的顺序。因此，潮汐加热提供了一个强大而简单的机制，可以同时解释为什么这些行星没有成为气体巨星，并解释靠近恒星的低密度行星的不足，那里的潮汐甚至更强。我们认为，潮汐加热可能是重要的其他因素（如星云的寿命和大气蒸发）在塑造观察到的超级地球人口。
2016-11-16 astro-ph.EP
Thermal emission from the Earth-sized exoplanet TRAPPIST-1 b using JWST
本文利用JWST的MIRI仪器F1500W滤光片对地球大小的系外行星TRAPPIST-1 b进行次蚀观测，以8.7σ置信度探测到其热辐射，结果表明该行星几乎没有大气重新分配恒星辐射，也未探测到CO₂等大气吸收。
2023-05-31 astro-ph.EP
Spectrally resolved helium absorption from the extended atmosphere of a warm Neptune-mass exoplanet
恒星加热导致靠近的系外行星的大气层膨胀和逃逸。这些扩展的大气很难观测，因为它们的主要光谱特征--紫外波长的中性氢--被星际介质强烈吸收。我们报告的近红外三重中性氦在过境温暖的海王星质量系外行星HAT-P-11b使用地基，高分辨率观测检测。氦特征在两次独立的凌日中是可重复的，平均吸收深度为1.08+/-0.05%。通过对该行星上层大气的3D模拟来解释吸收光谱，表明它延伸到5个行星半径之外，具有大尺度的高度和氦质量损失率< 3x10^5 g/s。吸收的净蓝移可能是由高空风以3 km/s的速度从白天向黑夜流动造成的。
2018-12-05 astro-ph.EP
Heating, Excitation, Dissociation, and Ionization of Molecules by High-Energy Photons in Planetary Atmospheres
本文建立非热电子向H2O、H2和O2分子的能量传递模型，揭示不同能量电子在电离、解离、激发与加热通道间的分配规律及其对系外行星大气研究的意义。
2025-06-15 astro-ph.EP
Thin H$_2$-dominated Atmospheres as Signposts of Magmatic Outgassing on Tidally-Heated Terrestrial Exoplanets
本研究提出潮汐加热的偏心类地行星可通过火山脱气维持薄H$_2$主导大气，并建立内部-大气模型结合JWST观测以识别此类行星及其内部状态。
2025-10-08 astro-ph.EP
