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冷却白矮星对近邻亚海王星的蒸发

地球与行星天体物理 2024-04-18 v2 太阳与恒星天体物理

摘要

受近期对白矮星(WD)行星的关注激增的启发,本文首次对 WD 驱动的大气逃逸进行了数值探索,其中来自年轻/热 WD 的高能辐射可以触发近邻行星的氢-氦包层外流。作为先导研究,我们关注两个具体案例:一颗气态巨行星和一颗亚海王星大小的行星,二者均环绕一颗质量为 MM_\ast = 0.6 \msun\ 且快速冷却的 WD 运行,轨道间距 aa = 0.02 AU。在两个案例中,当 WD 温度大于 TWDT_{\rm WD} \simeq 50,000 K 时,随之产生的质量外流率均超过 101410^{14} g sec1^{-1}。当 TWDT_{\rm WD} \simeq 18,000 K [/22,000 K] 时,亚海王星 [/气态巨行星] 的质量外流率接近 101210^{12} g sec1^{-1},即与晚型主序星周围近邻行星预期的最强外流相当。从演化角度来看,气态巨行星几乎不受影响,而大气逃逸可能对亚海王星产生显著影响,这取决于其动力学历史,例如,假设氢-氦包层占行星质量的 1 [/4] %,只要行星在 WD 形成后的前 230 [/130] Myr 内到达 0.02 AU,整个包层就会被完全蒸发。我们讨论了如何将这些结果推广到有效半长轴为 a=a/(1e2)1/4a'=a/(1-e^2)^{1/4} 的偏心轨道,这些轨道接收相同的轨道平均辐照。扩展到更广阔的参数空间后,该方法可用于对 WD 行星的预期人口统计特征进行建模,将其作为其初始质量、成分和迁移历史以及潜在宜居性的函数。

关键词

引用

@article{arxiv.2401.05540,
  title  = {Evaporation of Close-in Sub-Neptunes by Cooling White Dwarfs},
  author = {Elena Gallo and Andrea Caldiroli and Riccardo Spinelli and Federico Biassoni and Francesco Haardt and Mary Anne Limbach and Juliette Becker and Fred Adams},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2401.05540},
  year   = {2024}
}

备注

ApJ Letters, in press