热木星三维光致蒸发质量损失的模拟

电离恒星光子加热行星大气上层，驱动大气质量损失。利用紫外和X射线透射光谱，已从几颗炽热富氢行星探测到逃逸气体。由于这些行星被潮汐锁定，因而受到不对称辐照，逃逸气体不太可能是球对称的。本文关注不对称加热对局地外流结构的影响。我们使用Athena流体动力学代码产生热木星质量损失的三维模拟，联合模拟了风启动与通过光电离的恒星加热。我们的基准行星是一颗膨胀的热木星，其半径 $R_p=2.14 R_{\rm Jup}$，质量 $M_p = 0.53 M_{\rm Jup}$。我们用13.6 eV光子辐照初始中性、原子氢大气，并计算外流的电离结构。大气外流存在明显的不对称性，包括行星夜侧的中性阴影。给定与太阳相当的电离紫外入射通量，我们发现稳态质量损失率约为 $2\times10^{10}$ g s$^{-1}$。对于两种不同的通量，总质量损失率和沿行星星下射线的外流子结构与早期的1D模型吻合良好。我们的三维数据立方体可用于生成凌星期间外流的消光光谱。作为概念验证，我们发现恒星Lyman-alpha在多普勒频移速度高达 $\pm 50$ km s$^{-1}$ 处的吸收。我们的工作为进一步的三维模型提供了起点，可用于预测热木星质量损失的可观测特征。