凌星系外超级地球GJ 1214b的热演化和结构模型
地球与行星天体物理
2015-05-20 v2
摘要
行星GJ 1214b是第二颗质量和半径均已测得的已知超级地球。它围绕一颗宁静的M型恒星运行，所受到的导致质量流失的X射线和紫外辐射远低于CoRoT-7b，因此其内部成分可能非常不同，包括含有大量水的可能性。我们假设一个两层（包层+岩核）结构，其中包层物质为H/He、纯水或H/He与H2O的混合物，以此对GJ 1214b的内部进行建模。在此框架内，我们对该行星的热演化和收缩进行了模型计算。我们讨论了与Mp=6.55 ME、Rp=2.678 RE、年龄τ=3-10 Gyr以及大气辐照水平相一致的可能成分。这些条件要求，如果内部存在水，它必须保持流体状态，这对磁场产生有重要影响。这些条件还要求大气层有一个深达80-800巴的等温区域，具体深度取决于成分。我们的结果支持了该行星拥有富含金属的H/He大气层的观点，因为我们发现，缺乏H/He大气层的水世界模型需要不合理的高水岩比（超过6:1）。我们更倾向于一个具有高水质量分数（约0.5-0.85）的H/He/H2O包层，类似于近期对天王星和海王星深层包层的模型。即使H/He包层中具有如此高的水质量分数，该行星的整体成分仍可能具有亚太阳的水岩比。干燥、富水和纯水包层模型在其潮汐Love数k2上存在观测上显著的差异，分别约为0.018、0.15和0.7。
引用
@article{arxiv.1010.0277,
title = {Thermal evolution and structure models of the transiting super-Earth GJ 1214b},
author = {N. Nettelmann and J. J. Fortney and U. Kramm and R. Redmer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1010.0277},
year = {2015}
}
备注
11 pages, 6 figures, 1 table, accepted to ApJ