富碳行星 WASP-12b 的光化学模型
地球与行星天体物理
2015-05-30 v1
摘要
热木星 WASP-12b 是一颗受到强烈辐射的系外行星，在短周期轨道上绕一颗金属丰度为太阳两倍的 G0 型恒星运行。基于斯皮策望远镜和地面红外观测的最新热化学平衡分析表明，其大气中存在 CH₄ 且缺乏 H₂O 特征，只能通过行星大气中的碳氧比远大于太阳比值（C/O=0.54）来解释。这里，我们使用一维光化学模型研究非平衡化学对 WASP-12b 大气中 H₂O、CO、CO₂ 和 CH₄ 观测丰度的影响。我们考虑两种情况：一种具有太阳 C/O，另一种具有 C/O=1.08。太阳情况预测 H₂O 和 CO 比 CO₂ 和 CH₄ 更丰富，正如预期；而高 C/O 模型显示 CO、C₂H₂ 和 HCN 更丰富。这表明高 C/O 模型中的额外碳存在于碳氢化合物中。在太阳 C/O 情况下，H₂O 光解是改变高层大气化学的主要非平衡机制，而在超太阳情况下，C₂H₂ 和 HCN 的光解离则很重要。此外，我们的分析表明，C₂H₂ 是 WASP-12b 大气中的主要吸收体，在 1.6 和 8 微米附近探测到的吸收特征可能来自 C₂H₂ 而非 CH₄。哈勃空间望远镜的 WFC3 可以解决这一分歧，因为 C₂H₂ 在 1.51–1.54 微米之间有吸收，而 CH₄ 没有。
引用
@article{arxiv.1110.2793,
title = {A photochemical model for the carbon-rich planet WASP-12b},
author = {Ravi kumar Kopparapu and James F. Kasting and Kevin J. Zahnle},
journal= {arXiv preprint arXiv:1110.2793},
year = {2015}
}
备注
Accepted to Astrophysical Journal. Reaction list available with the journal version of the paper