系外行星大气中的多环芳烃 I. 热化学平衡模型

背景：多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，通称 PAHs）在宇宙中广泛存在，并已在从星际介质到原行星盘的众多天文观测中被确认。它们可能与宇宙的化学演化史及地球生命的起源相关。然而，其在系外行星上的丰度仍属未知。目的：我们旨在研究 PAHs 在类太阳恒星周围受辐照与未受辐照热木星的热化大气中形成的可行性。方法：为此，我们将 PAHs 引入一维自洽正演建模代码 petitCODE。我们模拟了大量具有不同参数（如碳氧比、金属丰度、有效行星温度）的行星大气以研究 PAH 的形成。通过将 petitCODE 的热化学平衡解与一维辐射传输代码 petitRADTRANS 耦合，我们分别计算了受辐照与未受辐照行星的合成透射光谱与发射光谱，并探究了 PAHs 对行星光谱的作用。结果：我们的模型显示 PAH 丰度与上述参数之间存在强相关性。在热化学平衡情形下，适宜的温度、升高的碳氧比以及增大的金属丰度有利于 PAHs 的形成，其中碳氧比的影响最大。