非均匀辐照木星级行星的水动力学模拟

我们采用二维网格基水动力学模型模拟系外巨行星的高层大气动力学。我们的模型非常适合模拟具有高轨道偏心率且承受广泛变化辐照条件的行星大气。我们确定了六颗这样的行星，其偏心率在 e=0.28 到 e=0.93 之间，半长轴范围从 a=0.0508 AU 到 a=0.432 AU，作为特别有趣的研究对象。对每颗行星，我们确定了 8-μm Spitzer 波段的温度廓线和 resulting 红外光变曲线。尤其值得注意的是 HD 80606b 的结果，它具有已知行星中最大的偏心率（e=0.9321），以及 HAT-P-2b，它经过其母星凌日，因此其物理性质得到了很好的约束。尽管轨道参数各不相同，这些偏心行星的大气动力学表现出若干有趣的共同性质。在所有情况下，大气响应主要由近日点的强烈辐照驱动。加热空气的膨胀产生高速湍流流动，包括长期存在的极地环流涡旋。此外，一些行星上发展出超旋转声波前缘；该扰动的强度取决于偏心率和由非均匀加热引起的温度梯度。所得红外光变曲线的细节强烈依赖于轨道几何。然而，我们表明 HD 80606b 和 HAT-P-2b 的变化在 4.5 和 8 μm 处利用斯皮策空间望远镜应易于探测。事实上，这两个天体是所有已知高偏心率系外行星中最有吸引力的观测目标。