论年轻直接成像巨行星的成分
地球与行星天体物理
2016-10-05 v1
摘要
过去十年中，在宽轨道间距处年轻、自发光巨行星的直接探测与表征方面取得了显著进展。其中一些行星显示出其大气中诸如传输诱导猝灭等非平衡过程的证据；尽管轨道距离很大，光化学也可能重要。这些非平衡化学过程会改变行星的预期成分、光谱行为、热结构和冷却历史，并可能混淆整体元素比值的测定，而后者为行星形成机制提供了重要见解。利用热/光化学动力学与传输模型，我们研究了非平衡化学在多大程度上影响直接成像巨系外行星的成分和光谱。给出了特定“年轻木星”如 HR 8799 b 和 51 Eri b 的结果，以及作为行星有效温度、表面重力、入射紫外通量和深层大气对流强度的函数的总体趋势。我们发现猝灭在年轻木星上非常重要，导致 CO/CH4 和 N2/NH3 比值远大于化学平衡预测，而 H2O 混合比小于预测值几倍。光化学在此类行星上也可能重要，CO2 和 HCN 是关键光化学产物。当平流层温度低且通过 H2 + OH 反应的水循环在动力学上受抑制时，二氧化碳成为主要成分。有效温度 <~ 700 K 的年轻木星处于特别有趣的光化学状态，不同于凌星热木星和太阳系巨行星。
引用
@article{arxiv.1608.08643,
title = {On the Composition of Young, Directly Imaged Giant Planets},
author = {J. I. Moses and M. S. Marley and K. Zahnle and M. R. Line and J. J. Fortney and T. S. Barman and C. Visscher and N. K. Lewis and M. J. Wolff},
journal= {arXiv preprint arXiv:1608.08643},
year = {2016}
}
备注
Accepted in The Astrophysical Journal