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

发布时间：2021-05-06 14:02

　　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... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院云南天文台)云南省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 系外行星大气逃逸的背景和现状
    1.2 行星大气
        1.2.1 行星大气的稳定性
        1.2.2 火星大气逃逸的历史
        1.2.3 行星大气逃逸的观测
        1.2.4 HD 209458b-系外行星大气逃逸的原型
        1.2.5 HD 189733b和GJ 436 b
        1.2.6 其他系外行星大气的发现
    1.3 本论文研究目标
第2章 方法和模型
    2.1 流体动力学模型
    2.2 主星的XUV辐射能谱
    2.3 辐射转移和Lyα吸收截面
    2.4 研究样本
        2.4.1 样本选择
        2.4.2 样本分类
第3章 研究结果-单个系统
    3.1 HD 209458b
    3.2 HD 189733b
    3.3 GJ 436b
第4章 研究结果—统计分析
    4.1 行星物质损失率M
        4.1.1 物质损失率M对Fxuv和ρ的依赖关系
        4.1.2 能量限制方程的参数
    4.2 Lyα吸收深度与F_(XUV)和ρ的关系
    4.3 XUV积分流量和XUV SEDs对结果的影响
        4.3.1 XUV积分流量的影响
        4.3.2 XUV SEDs的影响
第5章 讨论
    5.1 能量限制方程拟合
    5.2 行星大小对吸收深度的影响
    5.3 行星大气外边的的选取对吸收深度的影响
    5.4 流体动力学模型中的Lyα制冷
第6章 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 工作展望
参考文献
符号列表
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
致谢



本文编号：3172048