利用JWST观测亚木星质量天体的大气逃逸

流体动力学大气逃逸被认为是塑造亚木星质量系外行星演化的重要过程,尤其是那些轨道周期较短的行星。近红外 $1.083$ $\mu$m 处的亚稳态He线是可可靠示踪热系外行星大气逃逸的示踪剂,其优势在于可从地面观测。然而,由于地基数据中的系统效应和地球大气污染,在亚木星质量行星中观测逃逸He一直具有挑战性。随着JWST的成功发射与运行,我们现在可使用太空中极高稳定性、高精度的近红外光谱仪。在此,我们预测用JWST在两个具代表性且此前被充分研究的温海王星GJ 436 b ($T_{\rm eq} = 687~{\rm K}$, $R_{\rm p} = 0.37~{\rm R_J}$)和GJ 1214 b ($T_{\rm eq} = 588~{\rm K}$, $R_{\rm p} = 0.25~{\rm R_J}$)中观测亚稳态He的可能性。我们对GJ 436 b的JWST模拟观测表明,单次NIRSpec/G140H凌星可探测到比地面可探测低两个数量级的质量损失率。我们对GJ 1214 b的演练显示,用JWST观测温海王星相对微弱外流的最佳配置是NIRSpec/G140H,而NIRSpec/G140M和NIRISS/SOSS较不理想。由于这些仪器配置均无法在光谱上分辨行星吸收,我们得出结论:一维等温Parker风近似可能不足以解释此类观测。更复杂的模型对于打破JWST亚稳态He测量中外流温度与质量损失率间的简并至关重要。