对环绕白矮星的冷木星 WD1856+534b 的三维大气结构建模
地球与行星天体物理
2025-07-09 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
WD-1856b+534b（WD-1856b）是迄今为止在太阳系外唯一被探测到的冷木星。这颗冷木星可以提供关于我们太阳系中冷巨行星的有用信息。最近的 JWST 观测已将 WD-1856b 作为目标，并在不久的将来安排了更多观测。为了支持对这些观测的解释，我们使用三维（3D）通用环流模型（GCM）对 WD-1856b 进行了模拟，并生成了该行星的合成发射光谱。我们使用了带有 correlated-k 辐射传输（RT）和混合长理论（MLT）的 Exo-FMS GCM。此外，我们使用热化学动力学模型 mini-chem 包含了 13 种化学物质的丰度。由于 WD-1856b 的金属丰度和内部温度存在相当大的不确定性，我们分别使用 1 倍、10 倍和 100 倍太阳成分，以及在低和高的内部温度（100 K 和 500 K）下进行了模拟。我们使用 3D 蒙特卡洛辐射传输代码 gCMCRT 根据 GCM 输出生成了发射光谱和亮温曲线。我们的结果表明，在较高金属丰度下，核心较暖时 CO 和 CO2 的体积混合比（VMR）更大。在核心较冷时，H2O 和 CH4 变得更为相关，并在 100 倍太阳成分下增加至 0.01 VMR。我们提出在温暖的 100 倍太阳成分情形以及所有冷情形中，高层大气中可能存在 H2O 云的形成，这可能会适度减少高层大气中的气态 H2O。
引用
@article{arxiv.2507.05422,
title = {Modelling the 3D atmospheric structure of the cold Jupiter WD1856+534b orbiting a white dwarf},
author = {Pascal A. Noti and Elspeth K. H. Lee and Daniel Kitzmann and Ryan MacDonald and Sydney Jenkins and Arjun Savel and Mary Anne Limbach and Christoph Mordasini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.05422},
year = {2025}
}
备注
Accepted on the 04.07.2025