热木星WASP-121b大气中金属物种和激发态氢逸出的流体动力学研究
摘要：热木星WASP-121b的近紫外和光学透射光谱观测发现了镁、铁、钙和Hα强吸收特征，这些特征延伸至行星的罗歇球外。研究这些原子特征可以直接追踪逃逸大气层并约束上层大气的能量平衡。为了理解这些特征，我们引入了一个详细的正演模型，通过扩展一维上层大气模型和流体动力学逃逸的能力，包括重要的金属原子物种过程。流体动力学模型与Lyα蒙特卡洛辐射传输计算相耦合，以模拟激发氢族群和相关的加热/电离效应。使用这个模型，我们解释了WASP-121b透射光谱中检测到的原子特征，并探讨了金属和激发态氢对其上层大气的影响。我们证明了使用多个吸收线比单个透射特征分析能够提供更强约束的上层大气特性。此外，模型表明由罗歇球溢出驱动的大气流出引起的线扩展对解释观测到的线宽是必要的，并强调了罗歇球溢出引起的高失质速率的重要性，这需要对下层和中层大气的结构进行仔细考虑。我们还表明金属物种和激发态氢在超级热木星热层的热平衡和电离平衡中起重要作用。
作者：Chenliang Huang, Tommi Koskinen, Panayotis Lavvas, Luca Fossati
论文ID：2304.07352
分类：Earth and Planetary Astrophysics
分类简称：astro-ph.EP
提交时间：2023-08-02