IGRINS在Gemini South II上的烤棉花糖计划——WASP-121 b具有超星际C/O比值和矿物质-挥发性物质比值
地球与行星天体物理
2024-10-28 v1
摘要
行星科学的首要目标之一是测量气体巨行星的大气组成，以推断其形成和迁移历史。行星形成的常见诊断标志是大气金属度([M/H])和通过穿透光谱或发射光谱测得的碳/氧(C/O)比值。特别是C/O比值可用于大致确定行星的初始形成半径，但给定的C/O比值可能并不唯一对应于形成位置。通过结合C/O比值和大气矿物质-挥发性物质比值的测量，可以打破这种退行性。我们报告使用位于Gemini South上的高分辨率(R=45,000) IGRINS仪器，对WASP-121 b这颗规范超热气体巨行星的大气进行C/O比值和矿物质-挥发性物质比值的测量。通过探测行星在辐射和次日全食轨道相位中的直接热辐射，我们推断WASP-121 b具有显著的超星际C/O比值0.70^{+0.07}_{-0.10}，以及约3.83^{+3.62}_{-1.67}倍星际矿物质-挥发性物质比值。这种组合最符合位于烟尘线和HO雪线之间形成的模型，但我们不能排除在HO和CO雪线之间或在CO雪线之后形成的可能性。我们还测量了HO、CO和OH之间的速度偏移，可能是行星日侧化学不均匀性的表现。该研究突显了通过近红外H和K波段的高分辨率光谱学可以同时测量C/O和矿物质-挥发性物质比值的能力。
引用
@article{arxiv.2410.19017,
title = {The Roasting Marshmallows Program with IGRINS on Gemini South II -- WASP-121 b has super-stellar C/O and refractory-to-volatile ratios},
author = {Peter C. B. Smith and Jorge A. Sanchez and Michael R. Line and Emily Rauscher and Megan Weiner Mansfield and Eliza M. -R. Kempton and Arjun Savel and Joost P. Wardenier and Lorenzo Pino and Jacob L. Bean and Hayley Beltz and Vatsal Panwar and Matteo Brogi and Isaac Malsky and Jonathan Fortney and Jean-Michel Desert and Stefan Pelletier and Vivien Parmentier and Krishna Kanumalla and Luis Welbanks and Michael Meyer and John Monnier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.19017},
year = {2024}
}
备注
21 pages, 15 figures, accepted to AJ