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热木星夜面的普适云成分

地球与行星天体物理 2021-09-08 v1

摘要

热木星的昼面与夜面温度是其大气中热量传输过程的诊断特征。近期观测表明,对于宽泛的平衡温度(Teq_{eq})范围,热木星的夜面温度近乎恒定在 1100 K,低于 3D 全球环流模型的预测值。本文中,我们利用气溶胶微物理模型研究夜面云对热木星观测夜面温度的影响。我们发现硅酸盐主导云成分,在所有 Teq_{eq} \leq 2100 K 的热木星夜面形成光学厚云盖。因此,观测到的夜面温度由硅酸盐云相对于温度-压力剖面的光学深度剖面控制。随着夜面温度随 Teq_{eq} 升高,硅酸盐云被推向上方,迫使观测探测更冷的海拔。云的垂向范围保持相当恒定,这是由于随 Teq_{eq} 增强的垂向混合强度与高海拔更高沉降速率的竞争影响。这些效应,加上因更高入射水平下辐射时标缩短导致的夜面温度随 Teq_{eq} 的固有微弱上升,共同产生与观测一致的低且恒定的夜面光球温度。我们的结果表明,当夜面云消散时,昼夜温度对比急剧减小,夜面发射光谱从无特征转变为富特征。我们还预测热木星夜面发射光谱中的云吸收特征应达到 \geq100 ppm,有可能被詹姆斯·韦伯空间望远镜观测到。

关键词

引用

@article{arxiv.2107.06417,
  title  = {A Universal Cloud Composition on the Nightsides of Hot Jupiters},
  author = {Peter Gao and Diana Powell},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2107.06417},
  year   = {2021}
}

备注

10 pages and 5 figures. Accepted for publication in ApJL