针对木星内部结构的 ab initio 氢状态方程基准测试
地球与行星天体物理
2024-01-01 v1
摘要
由于 Juno 目前正在以空前精度测量木星的引力矩，该行星内部结构的模型正经受检验。尽管基于第一性原理或 ab initio 模拟的状态方程已可用于构成包层的最丰富两种元素氢与氦，关于木星内部结构预测仍存在显著分歧。这些差异足以扰乱 Juno 数据分析，甚至令人生疑：这些计算昂贵的 EOS 对于木星及广义系外行星内部建模是否有用。利用我们新近开发的氢与氦状态方程，我们评估了当前可用的 ab initio 状态方程，并在两层模型中确立其预测木星内部结构的效率。通过调整我们的自由能参数化以重现先前 ab initio EOS 行为，我们辨明了此前报道的木星内部结构分歧之源。我们进一步指出构建巨行星建模用 EOS 时应加小心的方面：这涉及 ab initio 结果与用于覆盖低密度区的物理模型间插值，以及高密度下 ab initio 模拟结果的插值。该敏感性恰处于 ab initio 模拟不确定度范围内。这表明氢 EOS 在用于解释 Juno 数据所需的更先进行星模型前，应先用简单行星模型仔细基准测试。我们最后给出了最近发表的 ab initio 氢 EOS 的更新版本。
引用
@article{arxiv.2012.09454,
title = {Benchmarking the ab initio hydrogen equations of state for the interior structure of Jupiter},
author = {S. Mazevet and A. Licari and F. Soubiran},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.09454},
year = {2024}
}