發(fā)布時間：2018-09-11 20:49

【摘要】：大氣逃逸是行星大氣演化的重要一環(huán),其主要能量來源為主星在高能波段的輻射.輻射流量隨軌道距離的增大會急劇下降,不同軌道處的行星大氣逃逸差異較大,軌道距離對系外行星大氣逃逸的影響需要深入研究.運用一維流體動力學(xué)模型,并且考慮輻射轉(zhuǎn)移和多種粒子的光化學(xué)反應(yīng)過程,對行星大氣逃逸隨軌道距離的變化進(jìn)行了研究.由于主星光譜在不同的演化階段會表現(xiàn)出較大差異,故采用XSPEC(X-Ray Spectral Fitting Package)中的等離子體模型APEC(Astrophysical Plasma Emission Code),獲得不同年齡的類太陽星光譜作為模型輸入光譜.結(jié)果發(fā)現(xiàn):不同軌道處的行星逃逸率顯著不同,逃逸機制也會隨軌道距離的增大由劇烈的流體動力學(xué)逃逸轉(zhuǎn)化為緩和的金斯逃逸,且行星引力勢越小、恒星-行星系統(tǒng)越年輕,這一轉(zhuǎn)化距離越遠(yuǎn).處于年輕恒星-行星系統(tǒng)中的短周期行星,逃逸率和輻射流量的相關(guān)性降低.這個結(jié)果表明經(jīng)典的能量限制(Energy-limited)逃逸理論對這類行星是不適用的.這些發(fā)現(xiàn)豐富了對系外行星大氣逃逸過程的研究,尤其是擴展了在不同軌道距離和恒星年齡條件下,逃逸機制和能量轉(zhuǎn)換過程的研究.
[Abstract]:Atmospheric escape is an important part of planetary atmospheric evolution and its main energy source is the radiation of the host star in the high energy band. The radiation flux will decrease sharply with the increase of orbital distance, and there is a great difference in the escape of planetary atmosphere in different orbits. The influence of orbital distance on the escape of exoplanet atmosphere needs to be deeply studied. Using one-dimensional hydrodynamic model and considering radiation transfer and photochemical reaction process of many particles, the variation of planetary atmospheric escape with orbital distance is studied. Because the spectrum of host star will show great difference at different evolution stages, XSPEC (plasma model APEC (Astrophysical Plasma Emission Code), in X-Ray Spectral Fitting Package) is used to obtain solar star spectra of different ages as the input spectrum of the model. The results show that the escape rate of the planets in different orbits is significantly different, and the escape mechanism changes from violent hydrodynamic escape to gentle Kings escape with the increase of orbital distance, and the smaller the planetary gravitational potential, the younger the star-planetary system. The further this transformation is, the further it is. The correlation between escape rate and radiation flux decreases for short term planets in young star-planetary systems. The results show that the classical energy restriction (Energy-limited) escape theory is not applicable to such planets. These findings enrich the study of the escape process of exoplanet atmosphere, especially extend the study of escape mechanism and energy transfer process under different orbital distances and star ages.
【作者單位】： 中國科學(xué)院云南天文臺;中國科學(xué)院天體結(jié)構(gòu)與演化重點實驗室;中國科學(xué)院大學(xué);
【基金】：國家自然科學(xué)基金項目(11273054)資助
【分類號】：P185;P15

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本文編號：2237802