在解释系外行星大气光谱时“金属丰度”意味着什么？

Kevin Heng

在解释系外行星大气光谱时“金属丰度”意味着什么？

地球与行星天体物理 2018-07-18 v1

作者: Kevin Heng

摘要

研究系外行星大气的理想结果之一是为系外行星形成理论设定决定性约束。天文学家常以宽泛的术语谈论“金属丰度”。在对整体金属丰度建模时，研究者指的是元素铁丰度（Fe/H）。相比之下，当系外大气天文学家谈及由分析低分辨率 Hubble 和 Spitzer 分光光度法得出的“金属丰度”时，他们指的是氧（O/H）、碳（C/H）和氮（N/H）的元素丰度：按重要性递减排序，因为来自 Hubble 宽场相机 3 的光谱主要对水敏感，氢氰酸和氨有次要贡献，而 Spitzer 测光对甲烷和一氧化碳敏感。通过反演水丰度，Kreidberg 等人（2014）、Wakeford 等人（2017, 2018）、Arcangeli 等人（2018）和 Mansfield 等人（2018）发表了展示“金属丰度”相对于系外行星质量的图。即使我们假设整体与大气元素丰度相等，本研究的动机在于表明水丰度与 O/H 之间的转换并不简单。“太阳金属丰度下的水”是一个依赖于温度和压力的陈述，因为对应于太阳值 O/H 和 C/H 的水体积混合比并非单一值。总体而言，水体积混合比与 O/H 之间的转换因子不为 1，且依赖于温度、压力、O/H、C/H 和 C/O，即便不引入非平衡化学（光化学和/或大气混合）也是如此。非平衡化学或凝聚是否总能给出单位转换因子尚未被证明。因此可以说，从大气反演推断出的“金属丰度”估计是依赖于模型的。

关键词

系外行星大气金属丰度分光光度法水丰度大气反演元素丰度

引用

@article{arxiv.1807.06102,
  title  = {What Does "Metallicity" Mean When Interpreting Spectra of Exoplanetary Atmospheres?},
  author = {Kevin Heng},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1807.06102},
  year   = {2018}
}

备注

Accepted by RNAAS. 3 pages, 1 figure

在解释系外行星大气光谱时“金属丰度”意味着什么？

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