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十颗热巨系外行星中的H$_2$O丰度与云性质

地球与行星天体物理 2018-11-07 v1

摘要

系外行星的透射光谱有望提供大气化学丰度的精确测量,尤其是热木星,其大尺寸与高温使之利于此类观测。迄今,若干热木星的透射光谱揭示了相较于太阳金属性无云大气预期而言低振幅的水蒸气特征。此类大气中的低光谱振幅可能源于遮蔽部分大气的气溶胶存在,或源于大气中固有的低H2_2O丰度。近期一项针对十颗热木星透射光谱的巡天利用经验度量暗示具有一系列云/霾性质的大气,但无H2_2O耗竭的证据。在此,我们对整个样本进行了细致且均一的大气反演分析,并报告了H2_2O丰度、云性质、晨昏线温度廓线以及化学物质的探测显著性。本研究发现在多数热木星的大气中,其昼夜晨昏线处与亚太阳H2_2O丰度一致。约束最佳的丰度范围从log(H2O)\mathrm{log(H_2O)}5.040.30+0.46-5.04^{+0.46}_{-0.30}3.160.69+0.66-3.16^{+0.66}_{-0.69},相较于太阳丰度平衡化学的预期,对应于0.0180.009+0.035×0.018^{+0.035}_{-0.009}\times太阳到1.401.11+4.97×1.40^{+4.97}_{-1.11}\times太阳。除H2_2O外,我们报告了其他化学物质与云/霾性质的统计约束,包括云/霾覆盖分数,其范围从0.180.12+0.260.18^{+0.26}_{-0.12}0.760.15+0.130.76^{+0.13}_{-0.15}。反演得到的H2_2O丰度暗示亚太阳氧和/或超太阳C/O比,并可为热巨系外行星的形成与迁移路径提供重要约束。

关键词

引用

@article{arxiv.1811.00011,
  title  = {H$_2$O abundances and cloud properties in ten hot giant exoplanets},
  author = {Arazi Pinhas and Nikku Madhusudhan and Siddharth Gandhi and Ryan J. MacDonald},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1811.00011},
  year   = {2018}
}

备注

18 pages, 7 figures, MNRAS, in press