系外行星大气流体动力学逃逸的研究与进展

发布时间：2021-06-05 17:18

　　近轨道^①系外行星受到其宿主恒星强烈的X射线和极紫外（X-ray and Extreme Ultraviolet,XUV）辐射。恒星辐射可能会使富气体行星的气体摆脱行星的引力束缚而逃逸到行星的洛希瓣外。随着XUV辐射的增大,行星的大气逃逸可由较缓和的金斯逃逸变为剧烈的流体动力学逃逸。随着空间望远镜和地面望远镜的发展,在一些行星周围发现了膨胀的H,He,C,O,Na和Mg等元素的大气。行星大气研究从最初的紫外波段探测,已经发展到光学波段和近红外波段的探测。理论上,系外行星大气逃逸的流体动力学模型也已相继建立起来。这些模型涉及到行星大气的光化学、恒星风与行星风的相互作用、恒星辐射压以及行星磁场等方面。然而,一个包含所有过程的复杂模型还有待建立。 

【文章来源】：天文学进展. 2019,37(04)北大核心CSCD

【文章页数】：24 页

【部分图文】：

GJ 436b Lyα凌食光谱[75]

系外行星是指太阳系以外的行星。目前已发现近4 000颗系外行星。这些行星表现出各种各样的性质，半径和质量覆盖了类地行星到类木星范围[1]。行星的大小是可观测到的物理量，与行星形成和演化直接相关。此外，虽然一些恒星只有一颗行星绕其运动，但也发现了多达7颗行星的恒星系统。例如，矮星TRAPPIST-1周围有7颗行星绕其运动，它们的半径与地球接近[2]。Kepler-90是一颗G型主序星，值得注意的是，它是一个与太阳系有相同数量行星的恒星系统[3]。到目前为止，已知的绝大多数行星的轨道距离都比我们太阳系行星的轨道距离近。图1是这些行星质量-半径和轨道半径-轨道周期分布。51 Peg b是第一颗被探测到的围绕着类太阳恒星的系外行星[4]。它的尺度与木星相近，且轨道距离只有0.052 AU(行星参数见表1)。在发现它的时候，人们并不清楚为何气体行星可以存在于离宿主恒星如此近的地方。在一些特定条件下，巨行星可以在较近的轨道距离下形成[5]，但是根据标准行星形成理论，气体行星形成的距离较远[6]。一般情况下，行星源于岩石和冰的堆积而形成的核。通常这会发生在距离宿主恒星几天文单位的雪线之外(硅酸盐在雪线内还会凝结[7])。行星核产生于原行星盘中，并且当核的质量到达一个临界质量(约10 M⊕)，周围的盘物质会被快速吸积到核周围从而形成原气体巨行星。随后，原行星继续从行星盘吸积气体。由于吸积过程很缓慢，气体巨行星很难在距离恒星20～30 AU之外的地方形成。这是因为相比于盘的寿命(约10 Ma)，行星吸积物质的时间太长[8]，在这个距离范围原行星盘很难提供足够的物质使行星成长起来。此外，气体巨行星还可以通过第二种主要机制形成，这种机制基于盘的不稳定性。由于致密团块的引力坍缩[9]，原行星盘会破碎。然而，这种形成途径仅限于离主星更远的盘(50 AU以外的区域)[10]。

Gj 436的Lyα的凌食光变曲线[75]


本文编号：3212581