系外行星温度图的物理驱动基函数
地球与行星天体物理
2022-05-04 v1
摘要
系外大气的热相位曲线已揭示出作为行星经度函数的温度图，通常通过对相位曲线进行正弦分解得到。我们构建了一个用基函数描述系外行星二维温度图的框架，这些基函数派生自旋转、受加热且带阻力/摩擦的球体上的流体层，是球谐函数的推广。这些基函数能以少量自由参数自然产生具有物理动机的系外行星温度图。我们通过将问题拆分为两部分来研究将此框架应用于热木星温度图的最佳实践：（1）我们通过调整基函数以复现通用环流模型（GCM）输出来约束作为纬度函数的温度图，因为盘积分相位曲线观测并不约束该维度；（2）我们利用多个Spitzer相位曲线的原始归算结果推断真实热木星的温度图，这些结果直接约束了随经度变化的温度。所得相位曲线仅用每个波段三个自由参数即可描述——相比通常用于描述相位曲线正弦分解的约五个参数，效率有所提升。在获得半球平均的昼面和夜面温度后，标准方法是使用零维箱模型推断邦德反照率和再分布效率。我们通过证明由于夜面温度边界条件的选择可能得到负邦德反照率，阐明了这些箱模型的局限性。我们提出了用于二维（2D）温度图的邦德反照率和热再分布效率的广义定义。我们提供了名为kelp的开源软件以高效计算这些相位曲线。
引用
@article{arxiv.2110.11837,
title = {Physically-motivated basis functions for temperature maps of exoplanets},
author = {Brett M. Morris and Kevin Heng and Kathryn Jones and Caroline Piaulet and Brice-Olivier Demory and Daniel Kitzmann and H. Jens Hoeijmakers},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.11837},
year = {2022}
}
备注
Accepted in A&A