面向近距离系外行星的 EUV 驱动大气逃逸能量效率的物理动机解析模型

EUV 驱动的大气逃逸是近距离系外行星大气演化中的关键过程。在许多演化模型中，通常假设能量限制质量损失率的效率为常数（通常约为 10%），用于计算质量损失率。然而，流体动力学模拟表明，这一效率取决于 various 星体和行星参数。理解效率背后的物理机制对于理解行星大气演化及最近对近距离系外行星上层大气的观测至关重要。我们引入由物理原理导出的相关温度和时间尺度，以阐明质量损失过程。我们的解析质量损失模型基于现象学，并在广泛的行星参数范围内保持一致。我们将我们的质量损失效率与辐射流体动力学模拟进行比较。该模型能够预测能量限制和复合限制两种 regimes 中的效率。我们进一步将模型应用于观察到氢吸收（Ly$\alpha$ 和 H$\alpha$）的系外行星。我们的发现表明，在受中间 EUV 通量驱动的行星上，Ly$\alpha$ 吸收是可检测的；在这些条件下，逃逸流在低 EUV 环境中不足，而在高 EUV 范围内，光离子时间尺度仍然较短。相反，在高 EUV 通量条件下，H$\alpha$ 吸收可以通过强烈的 Ly$\alpha$ 通量激发氢原子来实现。根据我们的模型，中性氢的非探测可以由低质量损失率解释， 这在许多情况下并不一定是由于恒星风约束或缺乏以氢为主的大气。该模型有助于识别未来的观测目标，并阐明了最近研究中观察到的异常吸收检测/非检测模式。