GJ 357 b：一颗绕极不活跃宿主恒星运行的超级地球

本文中我们展示了邻近M矮星GJ 357的深度X射线观测，并借此对其行星GJ 357 b的大气演化给出限制。我们还分析了GJ 357恒星参数的系统误差，以考察其如何影响所感知的行星性质。我们通过将近期{\em XMM-Newton}观测得到的宿主恒星X射线光度（$\log{L_{\rm x}}\,{\rm [erg/s]} = 25.73$）与M矮星的$L_{\rm x}-$年龄关系比较，估算了GJ 357 b的年龄。我们发现GJ 357呈现出有史以来测得的最低X射线活动水平之一，并给出其年龄下限为$5$\,Gyr。利用该年龄下限，我们对原始的原始大气储层进行了逆向重建。此外，通过考虑恒星参数的系统误差，我们得到了一系列可能的行星质量、半径和密度。根据对GJ 357 b辐照历史的逆向重建，我们发现其初始原始大气质量的上限约为$\sim \rm 38M_{\oplus}$。显著大于此的初始大气储层可能已在X射线和紫外辐照历史中幸存，从而与当前表明类地成分的观测不一致。尽管目前存在原始包层的可能性不大，但火山活动和脱气可能促成了次生大气。在此假设下，我们给出了GJ 357 b可能预期的三种不同合成红外光谱，分别为$100\%~\rm CO_{2}$、$100\%~\rm SO_{2}$、以及$75\%~\rm N_{2}$、$24\%~\rm CO_{2}$和$1\%~\rm H_{2}O$。