論文関連の(ほぼ)個人用メモ。



arXiv:1912.06913
García Muñoz et al. (2019)
Is pi Men c's atmosphere hydrogen-dominated? Insights from a non-detecton of Hy Ly-alpha absorption
(テーブルさん座パイ星c の大気は水素主体か？ 水素ライマンアルファ吸収の非検出からの洞察)

概要

スーパーアースからサブネプチューンサイズの惑星の組成への制約を与えることは，惑星形成と進化の理解において重要である．pi Men c (テーブルさん座パイ星c) は，そのような惑星の特徴付けを行う良い対象である．これはこの惑星が強い輻射を受け，バルク密度は水を多く含むと考えた場合と整合的な値を持つためである．

ここではこの惑星の高層大気において，H₂/H₂O の光解離によって発生する水素を探査した．これには，ハッブル宇宙望遠鏡の STIS 装置を用いた中性水素原子のライマンアルファ線での透過分光観測を用いた．

しかし，この惑星の高層大気からはライマンアルファ線の吸収は検出されなかった．

非検出という結果から，この波長でのテーブルさん座パイ星c と中心星の実効的な半径比の上限値を，[-215, -91] km/s と [+57, +180] km/s の速度成分においてそれぞれ測定した．1σ の上限値はそれぞれ 0.13 と 0.12 であった．

恒星のスペクトルを再構築した結果，この惑星が中心星から受ける輻射は，波長が 5 - 912 Å の範囲内のエネルギーで 1350 erg cm^-2 s^-1 と推定される．これは急速な大気散逸を引き起こすには十分な強さである．

この惑星での水素大気の非検出を説明する興味深いシナリオは，惑星大気は水素・ヘリウム主体ではなく，水蒸気かその他の重い分子が主体であるという可能性である．このモデルによると，酸素が豊富で重いため大気はあまり広がらない構造を持ち，惑星に近い場所で中性水素から電離水素に遷移する．

今回の水素大気の非検出を，他の惑星での同様の検出の試みと比較した結果，暫定的に 2 つの異なる傾向があることを同定した．
密度が 2 g cm^-3 程度以下の惑星 (かつおそらく水素主体の大気を持つ惑星) は，中性水素のライマンアルファ線の吸収を起こすが，3 g cm^-3 以上 (かつおそらく水素主体ではない大気を持つ惑星) では惑星は測定可能な吸収を起こさないと考えられる．

強く輻射を受けるサブネプチューンのサンプルを調査した結果として一般に広がった大気を持たないことが示された場合，この傾向を統計的に確認できる可能性がある．

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