UV 与 X 射线辐射驱动的行星蒸发：基础流体动力学

我们研究了近距行星受恒星内禀 EUV 和 X 射线辐射的蒸发。通过求解包含 X 射线与 EUV 辐射加热的行星蒸发流体动力学问题，我们计算了蒸发率。我们表明，大多数近距行星 (a<0.1 AU) 正在经历流体动力学蒸发，且蒸发发生在两种不同的机制下：X 射线驱动，其中 X 射线加热流包含一个声速点；以及 EUV 驱动，其中 X 射线区域完全处于亚声速。对于 X 射线驱动的蒸发，质量损失率与 L_X/a^2 成正比；对于早期的 EUV 驱动蒸发，与 Phi_*^{1/2}/a 成正比，质量损失率在 10e10-10e14 g/s 量级。质量损失率与行星质量和行星半径之间不存在精确的标度关系，但总体而言，低密度和大质量行星的蒸发进行得更快。此外，我们发现，总体上，对于更靠近母星的行星以及密度较低的行星，从 X 射线驱动到 EUV 驱动蒸发的转变发生在更低的 X 射线光度下。将我们的蒸发模型与随时间衰减的高能辐射演化相耦合，我们能够追踪蒸发行星的演化。我们发现，大多数行星起初在 X 射线驱动机制下蒸发，但一旦 X 射线光度降至临界值以下，便切换至 EUV 驱动。演化模型表明，尽管“热木星”正在蒸发，但其蒸发速率不足以在 Gyr 时间尺度上剥离整个气态包层。然而，我们确实发现近距海王星质量行星的包层更容易被完全蒸发。因此我们得出结论，行星蒸发对较低质量的行星更为重要，特别是处于“热海王星”/“超级地球”范围内的行星。