C/O 比作为表征系外行星大气的维度

Nikku Madhusudhan

doi:10.1088/0004-637X/758/1/36

C/O 比作为表征系外行星大气的维度

地球与行星天体物理 2015-06-11 v1

作者: Nikku Madhusudhan

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摘要

直到最近，系外行星大气的红外观测通常使用假设太阳元素丰度的模型进行解释。在化学成分固定的情况下，人们曾尝试基于恒星辐照度对热木星大气进行分类。然而，最近的观测揭示了与此类分类方案预测的偏差，且从某些数据集反演的化学成分也表明存在非太阳丰度。在富氢的热大气中，C/O 比对几种光谱主导分子的相对浓度具有关键影响。在 C/O 比为 0.5（太阳值）到 2 之间，可观测大气中的 H2O 和 CH4 丰度可变化几个数量级，而当 C/O >= 1 时，HCN 和 C2H2 等新碳氢化合物物种变得显著，而 CO 丰度几乎保持不变。此外，C/O >= 1 可阻止热木星大气中因 TiO 和 VO 引起的强烈热逆温，因为对于 C/O >= 1，TiO 和 VO 天然处于欠丰状态。因此，我们提出了一种新的二维分类方案，用于富氢系外行星大气，以辐照度（或温度）和 C/O 比作为两个维度。我们在该二维空间中定义了四个类别（O1、O2、C1 和 C2），它们具有不同的化学、热和光谱特性。在我们提出的二维分类方案框架下，我们表征了六颗热木星（XO-1b、CoRoT-2b、WASP-14b、WASP-19b、WASP-33b 和 WASP-12b）的热结构和 C/O 比。虽然我们样本中几个系统的数据与富碳大气（即 C/O >= 1）一致，但仍需要新的观测来最终约束其大气中的 C/O 比。我们讨论了如何利用现有和即将推出的设施观测来约束系外行星大气中的 C/O 比。

关键词

系外行星大气 C/O 比热木星化学成分热逆温分类方案光谱学

引用

@article{arxiv.1209.2412,
  title  = {C/O ratio as a Dimension for Characterizing Exoplanetary Atmospheres},
  author = {Nikku Madhusudhan},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1209.2412},
  year   = {2015}
}

备注

Accepted for publication in ApJ, 22 pages in emulate ApJ, 15 figures

C/O 比作为表征系外行星大气的维度

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