TOI-4010系统中三颗海王星级行星的大气质量损失严格上限
地球与行星天体物理
2025-09-01 v1
摘要
照射驱动的模型预测，下边界的海王星沙漠由大气质量损失塑造。然而，驱动流体动力学逃逸并决定预测质量损失率的恒星高能辐射通量可能高达多个数量级的不确定性。通过研究同一系统内的质量损失，可绕过这些不确定性，因为它们实际上经历了相同辐照历史的缩放版本。TOI-4010系统是一个理想的测试案例，因为其中包含三颗海王星级行星：行星b位于“海王星沙漠”中，行星c位于“海王星岗线”中，行星d位于“海王星草原”中。我们使用Keck/NIRSPEC测量了所有三颗行星的 metastable氦传递光谱，以搜索大气逃逸的证据。我们在95%置信水平下为TOI-4010~b、c和d分别给出了1.23%、0.81%和0.87%的氦吸收的上限。我们将我们的传输光谱拟合为帕克风模型，发现这对应于TOI-4010~b、c和d质量损失率的95th百分位上限分别为 g~s、g~s和 g~s。我们的非检测结果与太阳组成大气的三维流体动力学模型的预期不符。我们考虑了主机星XUV亮度降低、行星磁场、增强的大气金属化以及分馏等可能导致信号减弱的因素，并探讨了这些测量对所有三颗行星过去逃逸历史的意义。
引用
@article{arxiv.2508.21166,
title = {Stringent Upper Bounds on Atmospheric Mass Loss from Three Neptune-Sized Planets in the TOI-4010 System},
author = {Morgan Saidel and Shreyas Vissapragada and Michael Zhang and Heather A. Knutson and Matthäus Schulik and Jorge Fernández Fernández and Michelle Kunimoto and Peter J. Wheatley and Jessica Spake},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.21166},
year = {2025}
}
备注
16 pages, 8 figures; Accepted for publication in the Astronomical Journal