利用通用环流模式估算低质量恒星周围同步自转行星的宜居带内边界
地球与行星天体物理
2016-03-16 v1
摘要
晚K和M型矮星宜居带内边界处的类地行星，由于与宿主星的强潮汐相互作用，预期处于同步自转状态。先前的全球气候模式（GCM）研究表明，对于慢自转行星，次恒星点的强对流可产生光学厚水云，增加行星反照率，从而稳定气候免于热逃逸。然而这些研究并未对位于宿主星不同距离的同步自转行星使用自洽的轨道/自转周期。本文利用三维类地全球气候模式，结合恒星金属性、恒星有效温度与行星轨道/自转周期之间的自洽关系，为晚K和M型矮星周围的同步自转类地行星的宜居带内边界提供了新的估算。我们发现大气动力学和次恒星云层的效用都对行星的精确自转速率敏感。在低金属性的中到晚M型矮星周围，宜居带内边界处的行星自转速率更快，且宜居带内边界比先前GCM研究更远。对于地球大小的行星，当自转速率接近~10天时，次恒星云的动力态开始转变。这些更快的自转速率产生更强的环绕行星的纬向风，并将次恒星云涂抹开来，降低了行星反照率，并导致水汽温室气候不稳定性的发生在比先前GCM研究低至多~25%的入射恒星通量下出现。对于高金属性的中到晚M型矮星以及中K到早M型恒星，我们的结果与先前研究一致。
引用
@article{arxiv.1602.05176,
title = {The inner edge of the habitable zone for synchronously rotating planets around low-mass stars using general circulation models},
author = {Ravi kumar Kopparapu and Eric T. Wolf and Jacob Haqq-Misra and Jun Yang and James F. Kasting and Victoria Meadows and Ryan Terrien and Suvrath Mahadevan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1602.05176},
year = {2016}
}
备注
Accepted to Astrophysical Journal. 31 pages, 11 figures