通过多普勒频移发射光谱约束热木星的大气结构与动力学
地球与行星天体物理
2017-12-27 v1
摘要
我们提出一个耦合的三维大气动力学与辐射传输模型，用于预测边缘轨道凌星系外行星的盘积分热发射光谱。我们以高分辨率计算光谱，以考察高分辨率发射光谱在多大程度上受三维大气动力学和行星自转的影响，并确定我们是否且如何通过高分辨率光谱学约束热结构和大气动力学。本研究首次在发射光谱辐射传输模型中自洽地处理了视线几何以及由风和自转产生的多普勒频移，这使我们能够评估速度场对热发射光谱的影响。我们将模型应用于预测三颗热木星 HD 209458b、WASP-43b 和 HD 189733b 随轨道相位变化的光谱。我们发现，由风和自转共同导致的净多普勒频移量级为 1-3 km/s。随着热斑从观测者视角接近和远离，这些多普勒特征在行星轨道周期内呈准正弦变化。我们预测 WASP-43b 因其快速自转而产生最大的多普勒频移。我们发现，系外行星盘积分热发射光谱中的净多普勒频移源于风、自转和热结构的复杂组合。然而，我们提出了一种简单方法，通过测量净多普勒频移和较低分辨率的热相位曲线来估算热木星赤道风速的大小。
引用
@article{arxiv.1711.02684,
title = {Constraining Hot Jupiter Atmospheric Structure and Dynamics through Doppler Shifted Emission Spectra},
author = {Jisheng Zhang and Eliza Kempton and Emily Rauscher},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.02684},
year = {2017}
}
备注
18 pages, 1 table, 7 figures, accepted for publication in ApJ