热木星 HAT-P-13b 核心质量的动力学约束

HAT-P-13b 是一颗木星质量的凌星系外行星，由于潮汐耗散和第二颗高偏心率外伴星的扰动作用，已稳定在短周期、轻微偏心的轨道上。由于 HAT-P-13 系统的特殊轨道构型，HAT-P-13b 的偏心率（$e_b$）部分由其 Love 数（$k_{2_b}$）决定，而后者又是其内部中心质量集中程度的代理量。因此，对 $e_b$ 的测量约束了 $k_{2_b}$，使我们能够对 HAT-P-13b 的核心质量（$M_{\rm{core,b}}$）施加此前难以获得的约束。在本研究中，我们通过利用 Spitzer 空间望远镜上的红外阵列相机观测 HAT-P-13b 的两次次食，推导出 $e_b$ 的新约束。我们同时拟合测量的次食时间与径向速度测量结果，发现 $e_b = 0.00700 \pm 0.00100$。然后我们使用八极阶长期摄动理论得到对应的 $k_{2_b} = 0.31^{+0.08}_{-0.05}$。应用结构演化模型后，我们在 68% 置信度下发现 $M_{\rm{core,b}}$ 小于 25 个地球质量（$M_{\oplus}$）。$M_{\rm{core,b}}$ 最可能的值为 11 $M_{\oplus}$，这与理论要求的 runaway 气体吸积所需的核心质量相似。这是迄今为止对热木星核心质量最严格的约束。此外，我们发现测量的次食深度（分别在 3.6 μm 和 4.5 μm 波段）与具有白昼面温度反转和相对高效的昼夜环流的大气模型预测最为吻合。