利用TiO化学示踪系外行星大气中的整体元素丰度比
地球与行星天体物理
2020-09-16 v1
摘要
获知系外行星大气的整体元素丰度并非易事，但对于理解行星形成历史至关重要。本工作的目的是表明，热木星大气透射光谱在光学波段的TiO特征可观测性对该大气的整体化学属性敏感。为此，我们针对超热木星WASP-19b以及HD~209458b的超热版本，运行了一组包含TiO生成与破坏的化学模型网格。我们考虑了非平衡化学以及由不同C/O比引起的这些大气温度与压力结构的变化。我们计算了这些模型的合成透射光谱，并定量研究了TiO与\ce{H2O}特征的相对强度。为与观测对比，我们采用了在系外行星大气观测研究中已使用的、与模型无关的分子丰度度量。我们发现，利用该度量可区分不同化学模型并约束大气的整体碳和氧丰度。从化学角度我们预期TiO丰度会依赖于整体氮，但发现任何N/H的改变均未导致所得TiO的变化。我们将方法应用于一组在相关光学波段已观测的已知系外行星，发现低分辨率观测与我们对WASP-121b的模型吻合良好，与WASP-79b、WASP-76b和WASP-19b勉强吻合，与HD 209458b吻合较差。我们的方法对碳和氧整体丰度的间接研究尤为有用。
引用
@article{arxiv.2007.01066,
title = {Tracing bulk elemental ratios in exoplanetary atmospheres with TiO chemistry},
author = {Vanesa Ramírez and Alex J. Cridland and Paul Mollière},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.01066},
year = {2020}
}
备注
14 pages, 13 figures, accepted for publication in A&A