冷低质量行星的演化模型：冷却曲线、星等与可探测性
地球与行星天体物理
2019-04-03 v2
摘要
JWST上的NIRCam与MIRI或ELT上的METIS等未来仪器将能对当前直接成像仪器过暗而无法观测的系外行星成像。预测行星内禀光度随时间演化的演化模型传统上集中于气体主导的巨行星。我们将这些冷却曲线扩展到土星级与海王星级行星。我们模拟了质量从5地球质量到2木星质量的孤立核主导与气体巨行星的冷却。光度包含核与H/He包层的冷却和收缩贡献，以及放射性衰变。对大气我们使用grey、AMES-Cond、petitCODE与HELIOS模型。我们考虑了太阳与非太阳金属丰度以及无云与有云大气。最重要的初始条件，即核包层比与初始光度，取自基于核吸积范式的行星形成模拟。我们首先将我们对Uranus、Neptune、Jupiter、Saturn、GJ 436b以及一颗具有1% H/He包层的5地球质量行星的冷却曲线与其他演化模型比较。然后我们给出质量介于5地球质量与2木星质量之间的行星在光度、有效温度、半径与熵方面的随时间演化。我们讨论了不同形成后熵的影响。针对不同的大气类型与初始条件，提供了波长在0.9至30微米之间各滤光带下的星等。利用黑体通量与非灰光谱，我们估算了此类行星用JWST的可探测性。发现一颗20(100)地球质量行星在背景极限下可分别用NIRCam与MIRI在约10(100) Myr年龄内被JWST探测到。
引用
@article{arxiv.1812.02027,
title = {Evolutionary models of cold and low-mass planets: Cooling curves, magnitudes, and detectability},
author = {Esther F. Linder and Christoph Mordasini and Paul Mollière and Gabriel-Dominique Marleau and Matej Malik and Sascha P. Quanz and Michael R. Meyer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.02027},
year = {2019}
}
备注
Language corrected version and improved arrangements of figures, online data at: http://www.space.unibe.ch/research/research_groups/planets_in_time/numerical_data/index_eng.html