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通过用 Cloudy 模拟帕克风轮廓约束行星质量损失率

地球与行星天体物理 2022-11-09 v1

摘要

基于帕克风密度和速度轮廓的系外行星大气模型是拟合示踪行星大气逃逸的光谱观测的常用选择。使用这些模型推断大气性质常常导致温度与质量损失率之间的简并,从而对任一参数的约束都很弱。我们提出了一个框架,通过对预期热层温度施加更严格的约束来部分解决该简并。我们在迭代方案中使用光致电离代码 Cloudy 计算一维帕克风模型网格的温度结构,包括辐射加热/冷却以及流体动力学效应(膨胀冷却和热平流)。我们通过比较 He 10830 A˚\r{A} 谱线形成区的模拟温度与创建模型时假设的温度,识别出不自洽的模型,从而约束参数空间。我们在基于 HD 209458 b 的模型上演示了此过程。通过研究假设温度在 4000 至 12000 K 之间、质量损失率在 10810^{8}101110^{11} g s1^{-1} 之间的帕克风模型,我们能够排除该参数空间的很大一部分。此外,我们将模型拟合先前的观测数据,并综合两种约束,在固定大气组成且无恒星风气体压力约束的假设下,得到优选热层温度 T=82001100+1200T=8200^{+1200}_{-1100} K 和质量损失率 M˙=109.840.27+0.24\dot{M}=10^{9.84^{+0.24}_{-0.27}} g s1^{-1}。使用相同过程,我们约束了 WASP-69 b、WASP-52 b、HAT-P-11 b、HAT-P-18 b 和 WASP-107 b 的温度与质量损失率。

关键词

引用

@article{arxiv.2209.03677,
  title  = {Constraining planetary mass-loss rates by simulating Parker wind profiles with Cloudy},
  author = {Dion Linssen and Antonija Oklopčić and Morgan MacLeod},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2209.03677},
  year   = {2022}
}

备注

Accepted for publication in A&A