包含激发态氢与氦的多物种大气逃逸模型：在 HD209458b 中的应用

大气逃逸塑造了系外行星演化及星体-行星相互作用，其中 He I 10830 \AA\ 吸收是热气态巨行星质量损失的关键示踪剂。然而，不同观测系统的凌星深度差异显著，其原因仍知之甚少。作为典型的热木星，HD209458b 表现出相对较弱的 He I 10830 \AA\ 和 H$\alpha$ 吸收，这被解释为高 H/He 比（98/2）的证据，可能源于扩散分离。为了研究这种可能性以及控制这些凌星深度的其他过程，我们重新评估了亚稳态氦的激发与退激发速率，并利用覆盖整个大气层的模型框架，探讨了扩散过程、恒星活动与潮汐力对高层大气及凌星深度的影响。我们的模型重现了观测到的 He I 凌星深度与 H$\alpha$ 上限，显示出强烈的扩散分离。在假设光电子效率为 20-40\% 的情况下，我们的模型与观测结果相吻合，该效率取决于大气成分，对应的质量损失率为 $1.9-3\times10^{10}$ g/s。我们发现 He I 10830 \AA\ 凌星深度对恒星活动和扩散过程均很敏感，而 H$\alpha$ 由于强烈依赖于 Lyman-$\alpha$ 激发，基本不受影响。这些差异可能有助于解释在 He I 谱线的种群水平研究中观测到的系统间离散性。尽管仅凭 He I 数据可能无法严格约束质量损失率或温度，但它们确实证实了大气逃逸，并在使用具有物理动机的模型进行解释时，有助于缩小可行的参数空间。即使缺乏完整的透射光谱，对 He I、H$\alpha$ 以及恒星活动指标的同时观测也能为高层大气动力学与成分提供强有力的约束。