利用 JWST 探测疏散星团中的自由漂浮行星
地球与行星天体物理
2013-11-20 v1
摘要
最近的观测显示了银河系疏散恒星团（如 Praesepe (M44)）中存在系外行星。由于其大部分种群表现出高重元素含量，这些系统为行星形成提供了有利环境。巨大的恒星密度及相应的高频率近距遭遇事件，可能会强烈扰动具有大半长轴的行星轨道。在此，我们提出了一套 N 体模拟，实施了一种新方案来处理外部恒星扰动者对行星轨道偏心率和倾角的潮汐效应。通过模拟五个附近的疏散星团，我们确定了因准脉冲潮汐相互作用而从其母恒星系统中被剥离的天体的发生率。我们发现特定的自由漂浮行星产生率（单位时间的自由漂浮行星总数，归一化为恒星总数）与星团的恒星密度成正比，比例常数为 (23 +/- 5)10^-6 pc^3 Myr^-1。对于 Pleiades (M45)，我们预测约 26% 的恒星应已失去其行星。这提出了利用詹姆斯·韦伯空间望远镜 (JWST) 在近红外 (NIR) 波段直接观测这些流浪行星的令人兴奋的可能性。假设行星表面温度为 500 K，Pleiades 内一颗木星大小的自由漂浮行星在 4.4 微米处的特定流量约为 400 nJy，这将仅在 1 小时的积分时间内导致非常清晰的探测（信噪比约为 100）。
引用
@article{arxiv.1311.1201,
title = {Detectability of Free Floating Planets in Open Clusters with JWST},
author = {Fabio Pacucci and Andrea Ferrara and Elena D'Onghia},
journal= {arXiv preprint arXiv:1311.1201},
year = {2013}
}
备注
Accepted for publication in ApJ Letters on 4 November 2013