論文関連の(ほぼ)個人用メモ。



arXiv:1607.02341
Barros et al. (2016)
Discovery of WASP-113b and WASP-114b, two inflated hot-Jupiters with contrasting densities
(対照的な密度を持つ 2 つの膨張したホットジュピター，WASP-113b と WASP-114b の発見)

概要

WASP サーベイと，SOPHIE, CORALIE によるフォローアップ観測によって，WASP-113b と WASP-114b を発見した．中心星のスペクトル型はどちらも早期の G 型であり，有効温度も ~ 5900 K と似ている．しかし WASP-113 は WASP-114 よりも年老いている．

2 つの惑星は半径が似ているが，WASP-114b は WASP-113b よりも 4 倍ほど重い．
どちらも膨張した半径を持っており，特に WASP-113b は膨張度を示すパラメータは R = 0.35 である．大気のスケールハイトは ~ 950 km であり，大気のフォローアップ観測対象として適している．

パラメータ

WASP-113 系

WASP-113

スペクトル型：G1
等級：11.771
有効温度：5890 K
金属量：[Fe/H] = 0.10
質量：1.318 太陽質量
半径：1.608 太陽半径
距離：360 pc

WASP-113b

軌道周期：4.54216874538 日
質量：0.475 木星質量
半径：1.409 木星半径
平均密度：0.172 g cm^-3
軌道長半径：0.05885 AU
平衡温度：1496 K

WASP-114 系

WASP-114

スペクトル型：G0
等級：12.743
有効温度：5940 K
金属量：[Fe/H] = 0.14
質量：1.289 太陽質量
半径：1.43 太陽半径
距離：460 pc

WASP-114b

軌道周期：1.5487743 日
質量：1.769 木星質量
半径：1.339 木星半径
平均密度：0.73 g cm^-3
軌道長半径：0.02851 AU
平衡温度：2043 K

ホットジュピターの膨張半径について

巨大ガス惑星の質量-半径依存性では，惑星半径は初期の組成に依存する．重元素の存在は惑星半径を小さくする方向にはたらく．

Fortney et al. (2007) のモデルを適用すると，惑星が固体コアを持たない場合は WASP-113b の半径は 1.05 木星半径，WASP-114b は 1.15 木星半径となる．これは観測された惑星半径より明らかに小さい．
Laughlin et al. (2011) での半径異常 (radius anomaly) の指標を用いると，それぞれ R = 0.35, 0.189 となる．

近年の観測で分かっていることは，惑星半径を膨張させているものが何であるかに関わらず，惑星が受け取る日射量と半径異常は相関があるということである (Laughlin et al. 2011, Weiss et al. 2013)．

惑星が受ける日射が穏やかな場合は惑星は膨張半径を持たない (Demory & Seager 2011)．惑星の平衡温度を比較すると，WASP-114b > WASP113b となっているため，一見この傾向に反しているように見える．WASP-113b は，Laughlin et al. (2011) で示されている半径以上の指標の温度依存性 R ∝ T_eq^1.4 に従っているが，WASP-114b はその依存性を下回っている．

しかし両者は質量が大きく異なる．WASP-114b は WASP-113b よりも 3.7 倍重い．そのため重元素も多く，さらに大きな重力束縛エネルギーがあるため，これらが半径を小さくする方向にはたらく．

ホットジュピターの半径を大きくしている機構としては，潮汐加熱 (Bodenheimer et al. 2001)，大気の不透明度 (opacity) によるとするもの (Burrows et al. 2007)，惑星大気中での風による運動学的加熱 (Guillot & Showman 2002)，オーム加熱 (Batygin et al. 2011) が提案されている．後者 2 つの説は惑星が受ける日射フラックスと関係しているが，全ての半径異常を説明することは出来ないことも分かっている (Spiegel & Burrows 2013など)．

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