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热木星半径异常的贝叶斯分析:欧姆耗散的证据?

地球与行星天体物理 2018-05-16 v2

摘要

热木星半径膨胀(其中平衡温度Teq>1000T_{\rm eq}>1000 K的巨行星显著大于预期)的原因是一个开放问题,也是许多拟议解释的主题。这项工作不是单独检查这些模型,而是试图将异常加热表征为入射通量ϵ(F)\epsilon(F)的函数,需要将行星群膨胀到观测尺寸。然后我们将该结果与各种模型的理论预测进行比较。我们检查了约300颗具有精确确定质量和半径的巨行星群,并应用热演化和贝叶斯统计模型来推断作为入射通量函数的异常功率,该功率最佳再现观测半径。首先,我们观察到低于约M=0.5  MJM=0.5 \;\rm{M}_{\rm{J}}的行星的膨胀似乎与其高质量对应物非常不同,也许是由于质量损失或低效加热机制的结果。因此,我们排除低于此阈值的行星。接下来,我们以强显著性显示ϵ(F)\epsilon(F)TeqT_{\rm{eq}}增加而增加,在Teq1500T_{\rm{eq}} \approx 1500 K处达到最大值2.5%\sim 2.5\%,然后随着温度进一步升高而减小,在T_\rm{eff}= 2500 K处降至0.2%\sim0.2\%。这种高通量下膨胀效率的下降是由巨行星膨胀的欧姆耗散模型预测到的,但其他模型没有。我们还明确检查了热潮汐模型,发现它预测的半径方差远大于观测值。因此,我们的结果为欧姆耗散模型提供了证据,并给出了ϵ(F)\epsilon(F)的函数形式,任何未来的热木星半径理论都可以据此检验。

关键词

引用

@article{arxiv.1709.04539,
  title  = {Bayesian Analysis of Hot Jupiter Radius Anomalies: Evidence for Ohmic Dissipation?},
  author = {Daniel P. Thorngren and Jonathan J. Fortney},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1709.04539},
  year   = {2018}
}

备注

14 pages, 14 figures, accepted to The Astronomical Journal. This revision revises the description of statistical methods for clarity, but the conclusions remain the same