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热木星的缓慢冷却与快速再膨胀

地球与行星天体物理 2021-03-17 v2

摘要

热木星出乎意料的大半径是一个长期存在的谜团,其解决将为它们的内部物理提供重要见解。已提出许多潜在的解决方案,它们对膨胀的细节做出了不同的预测。特别是,尽管任何有效模型都必须允许维持大的行星半径,但只有部分允许半径随时间增大。这种再膨胀过程可能在行星接收的通量增加时发生。在这项工作中,我们检查观测到的热木星种群,看它们是否随其母星沿主序变亮而增长。我们考虑半径与其他可观测参量(包括质量、入射通量、年龄和分数年龄(年龄除以主序寿命))之间的关系,并表明主序变亮通常足以产生可探测的再膨胀。我们进一步论证这些为巨行星相对快速的再膨胀提供了强证据,并讨论了其对所提出加热机制的含义。在我们的种群分析中,我们还发现了“延迟冷却效应”的证据,即行星冷却和收缩远比预期缓慢。虽然它 alone 不能解释观测到的半径,但可能代表了该效应的重要组分。最后,我们确定了恒星金属度与行星半径之间的弱负相关性,这大概是金属丰度高的恒星周围行星体金属度增强的结果,并对行星形成理论有重要含义。

关键词

引用

@article{arxiv.2101.05285,
  title  = {Slow Cooling and Fast Reinflation for Hot Jupiters},
  author = {Daniel P. Thorngren and Jonathan J. Fortney and Eric D. Lopez and Travis A. Berger and Daniel Huber},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2101.05285},
  year   = {2021}
}

备注

10 pages, 3 figures, 1 table. Revision improves clarity, but scientific results are unchanged. Accepted to The Astrophysical Journal Letters