論文関連の(ほぼ)個人用メモ。



arXiv:2001.00055
Gao & Zhang (2020)
Deflating Super-Puffs: Impact of Photochemical Hazes on the Observed Mass-Radius Relationship of Low Mass Planets
(スーパーパフを収縮させる：低質量惑星の観測された質量-半径関係における光化学ヘイズの影響)

概要

最近の，低質量で大きな半径の惑星 (スーパーパフ) の発見は，既存の惑星形成と大気散逸の理論に対して疑問を投げかけるものである．これは，これらの天体に示唆されている大量のガス質量は，暴走降着とハイドロダイナミックエスケープに対して脆弱になるからである．

ここでは，惑星大気中の高高度の光化学ヘイズが低質量惑星の半径の観測値を増加させ，これによりスーパーパフの性質を説明できるという説を提案する．

放射対流平衡にあるモデル大気を構築し，大気散逸とヘイズ分布の割合を計算した．計算には，ヘイズの凝結，沈降と拡散，惑星から流出する風による移流を考慮した．
大気の寿命とヘイズによる不透明度の影響を考慮した系外惑星の質量-半径図を開発した．

ヘイズによる不透明度は惑星からのアウトフローによって増幅され，若い (~1-10 億歳)，温暖な (平衡温度 500 K 程度以上)，低質量 (4 地球質量未満) の惑星は，大気中のヘイズによって最も顕著な半径の増加が発生しうることを示し，これは 3 倍程度の半径に相当する．これは，最も極端なスーパーパフの密度と年齢を再現可能なものである．

ケプラー51b の場合，ヘイズの影響を含めることで示唆されるガスの質量割合を 10% 未満にまで減少する．この値は，サプネプチューンの半径ギャップの大きな半径側にいる惑星と同程度の値である．このことは，ケプラー51b はこのポピュレーションに向かって進化している最中の惑星であることを示唆し，またいくつかの温暖なサブネプチューンはスーパーパフから進化したものである可能性を示唆している．

大気中のヘイズはスーパーパフとサプネプチューンの透過スペクトルを特徴に欠けたものにするが，これは最近の観測と整合的である．
この仮説は，スーパーパフの将来の中間赤外線波長での透過スペクトルの観測によって検証できる．この波長域では，惑星の半径は近赤外線の波長域で観測されたものの半分になると予測されるため，ヘイズの影響の有無を識別できると考えられる．

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