高偏心轨道热木星的三维大气环流

在迄今探测到的800多颗系外行星中，超过一半的轨道为非圆形，偏心率高达0.93。这种轨道导致恒星加热随时间变化，从而影响行星的大气动力学机制。然而，人们对这种动力学机制及其如何影响观测知之甚少。因此，我们利用SPARC/MITgcm（一个将三维环流模型与平面平行双流非灰辐射传输模型耦合的模型）对高偏心轨道上的热木星进行了系统研究。在我们的研究中，我们在很大范围内改变了偏心率和轨道平均恒星通量。我们证明，偏心热木星的动力学机制在定性上与圆轨道行星相似；这些行星拥有一个超旋转赤道急流，并表现出巨大的昼夜温差。我们表明，这些昼夜加热变化会诱导动量通量向赤道方向输送，以维持整个轨道上的超旋转急流。随着偏心率和/或恒星通量的增加，由于罗斯贝变形半径减小，超旋转急流增强并变窄。对于选定的模型积分，我们生成了全轨道光变曲线，并发现从地球视角观测到的凌星和次食相对于近星点和远星点的时机可以极大地影响我们在红外光变曲线中看到的现象；红外通量的峰值可能领先或滞后于次食，具体取决于几何结构。对于那些昼夜温差大且自转速率快的行星，我们发现当行星最热区域旋转进入和离开地球视野时，光变曲线会出现“振铃”现象。这些结果可用于解释未来对偏心凌星系外行星的观测。