热木星为何可以很大但不能太大
地球与行星天体物理
2022-02-09 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
潮汐加热常被用来解释热木星的“半径异常”（即相当大一部分热木星的半径超过1.2倍木星半径，无法用标准行星演化理论解释）。本文中我们发现潮汐加热引发了另一现象“失控膨胀”（即当潮汐加热率高于其临界值时，行星膨胀变得不稳定且失控）。在足够强的潮汐加热下，光度起初随膨胀而增加，但越过峰值后随膨胀而减小，使得加热强于冷却并发生失控膨胀。在该机制中，辐射-对流边界（RCB）附近的 opacity 近似按温度的四次方缩放，热量无法从行星内部有效辐射出去，从而引发失控膨胀（类似于沸锅上的紧盖）。基于此机制，我们发现热木星半径不能超过，与观测吻合良好。我们还给出了热木星轨道偏心率的上限。此外，通过与观测对比，我们推断潮汐加热位于RCB附近。
引用
@article{arxiv.2201.07008,
title = {Why hot Jupiters can be large but not too large},
author = {Qiang Hou and Xing Wei},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.07008},
year = {2022}
}