短周期系外行星的热潮汐
地球与行星天体物理
2009-01-21 v1
摘要
行星大气中随时间变化的日照会诱导出一个质量四极矩，恒星的潮汐加速度可对其施加力。这种“热潮汐”力可以产生对行星和轨道的长期力矩，以及导致偏心率演化的径向力。我们将这一思想应用于近距离的气态巨行星（“热木星”）。辐射大气的响应在一个流体静力学模型中计算，该模型将日照视为随时间变化的热源，并使用通量限制扩散求解热辐射。将完全非线性的数值模拟与线性化方程的解以及解析近似进行比较，结果均吻合良好。我们发现，普遍而言，热潮汐密度扰动领先于半日潮汐强迫。因此，热潮汐可以产生非同步自转和偏心率。我们的结果如下：（1）热木星偏离同步自转是显著的，并且随轨道周期增加而增加。（2）自转平衡中持续的引力潮汐耗散导致稳态内部加热率高达 。如果沉积得足够深，这些加热率可能解释许多热木星异常大的半径，即处于冷却平衡潮汐加热的“潮汐主序”上。在固定恒星类型、行星质量和潮汐 的情况下，行星半径在轨道周期 周内强烈地向恒星方向增加。（3）存在一个狭窄的轨道周期窗口，其中小的偏心率 以高速率指数增长。这个窗口可能解释了大约 的热木星，这些热木星本应早已被引力潮汐圆化，但观测到具有显著非零的 。（删节版）
引用
@article{arxiv.0901.0735,
title = {Thermal Tides in Short Period Exoplanets},
author = {Phil Arras and Aristotle Socrates},
journal= {arXiv preprint arXiv:0901.0735},
year = {2009}
}
备注
Submitted to ApJ