系外行星大气中辐射力矩导致的尘埃排列与旋转破碎

尘埃云在热木星大气中普遍存在，并影响其可观测性质。云中尘埃颗粒的排列及由此产生的尘埃偏振是研究系外行星磁场的一种有前景的方法。此外，颗粒尺寸分布在大气的物理和化学过程中起着重要作用，而该分布在大气中尚相当不确定。本文首先研究热木星大气中尘埃颗粒受辐射力矩（RAdiative Torques, RATs）的排列。我们发现，由于热木星磁场强，硅酸盐颗粒可由 RATs 随磁场排列（B-RAT），但抗磁性的碳质颗粒倾向于沿辐射方向排列（k-RAT）。在 $r<2R_{\rm p}$（$R_{\rm p}$ 为行星半径）的低高度处，仅大颗粒可被排列，而在 $r>3R_{\rm p}$ 的高高度处，尺寸为 $a\sim 0.01\mu$m 的微小颗粒也可被排列。随后我们研究尘埃颗粒受辐射力矩破碎（RAdiative Torque Disruption, RATD）机制的旋转破碎。我们发现大颗粒可被 RATD 破碎为更小尺寸。高抗张强度的颗粒在 $r>3R_{\rm p}$ 高度处破碎，而弱颗粒可在较低高度处破碎。我们提出，大颗粒破碎为小颗粒可因重力较低而促使尘埃云逃逸至高空，并可能解释热木星及超蓬松（super-puff）大气中高空云的存在。