富氢系外行星大气流体动力学逃逸:物质损失率和谱线吸收

来源 :中国科学院大学(中国科学院云南天文台) | 被引量 : 0次 | 上传用户:donghao3000
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迄今为止,已有近4000颗系外行星被发现,然而只在几个行星系统中发现了大气逃逸,且对大气逃逸信号的研究也不是很充分。在本文中,我们基于已有的流体动力学模型和新发展的一维辐射转移模型,来研究行星大气的物质损失率和恒星辐射的Lyα被行星大气再吸收的统计情况。我们选取了大量的样本(近450个系外凌食系统),这些样本包括了从类地行星到热木星的不同尺度行星,其中一些是目前已经观测到的行星系统,另外一些是我们通过改变某个物理参数而人为给定的。通过对大样本的研究,我们得到以下结果:1、不同类型的行星即使接收到的XUV辐射流量(Fxuv)相同,其物质损失率也不同。对于给定的Fxuv,类木星的物质损失率约为类地行星的100倍。2、我们计算了大部分行星的加热效率η和XUV辐射吸收半径Rxuv。发现加热效率几乎与Fxuv和引力势的乘积的对数(即log(Fxuv*G*Mp/Rp))成正比。当行星半径和质量越小时,Rxuv越高。3、考虑粒子动能和内能修正后,我们的流体动力模型计算的物质损失率与能量限制方程预测的基本一致。4、较深的Lyα吸收主要分布在所受XUV辐射流量较高且行星平均密度较低的样本中,反之亦然。5、不同的吸收水平和行星的物质损失率有相关性,物质损失率越大,吸收越深。当物质损失率达到或高于1011 g/s时,吸收深度将变得很明显。6、半径较大的行星系统,对主星的Lyα辐射吸收较深。样本中大部分热木星,热土星对主星Lyα有较强的吸收。大部分热海王星、超级地球和类地球有较弱Lyα的吸收。7、我们分析不同XUV积分流量(Fxuv)和XUV能谱分布(XUV SEDs)对Lyα吸收深度的影响,发现相比于Fxuv,XUV SEDs对吸收深度的影响更加显著。
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