論文関連の(ほぼ)個人用メモ。



arXiv:1802.09602
Kopparapu et al. (2018)
Exoplanet Classification and Yield Estimates for Direct Imaging Missions
(直接撮像ミッションに向けた系外惑星の分類と収量推定)

概要

現在計画が進行している，将来の NASA のコンセプトミッションでは，系外惑星の大きな多様性が発見されることが期待されている．例えば，Habitable Exoplanet Imaging Mission (HabEx) や，Large Ultra-Violet Optical Infra Red (LUVOIR) Surveyor などがそのミッションの例である．

ここでは，系外惑星をサイズと恒星からの入射フラックスに基いて，異なるカテゴリーに区別するための分類手法を提案する．これは，今後の直接撮像ミッションで観測される事が期待される系外惑星の数を推定することが目的である．

今回考える系外惑星の分類の境界は，惑星大気中の異なる圧力・温度における，既知のガスと凝縮物の化学的な振る舞いを元に計算することができる．
ここではまず最初に，閃亜鉛鉱 ZnS，水，二酸化炭素，メタンの凝縮曲線に着目する．惑星大気中でこれらの化学種が凝縮する順番は，異なる惑星の種類の境界を決める．

大まかには，惑星はサイズに応じて，rocky (岩石惑星，0.5 - 1.0 地球半径)，super-Earths (スーパーアース，1.0 - 1.75 地球半径)，sub-Neptunes (サブネプチューン，1.75 - 3.5 地球半径)，sub-Jovians (サブジュピター，3.5 - 6.0 地球半径)，Jovians (木星型，6 - 14.3 地球半径) に分割される．また，恒星からの入射フラックスによって，’hot’, ‘warm’, ‘cold’ に分類される．その後，NASA の Exoplanet Program Analysis Group’s Science Analysis Group-13 (SAG-13) の結果を使用して，これらの分類内での系外惑星の存在頻度を計算する．
これらの惑星存在頻度の見積もりは，異なる口径の望遠鏡を用いた直接撮像ミッションで予想される結果を推定するために使用される．

各境界について

岩石惑星の下限値とした 0.5 地球半径は，ハビタブルゾーン内の惑星が大気を保つのに十分な重力を持たない半径に対応している (Zahnle & Catling 2017)．つまり，これよりも小さい半径を持つ惑星は軽いため，ハビタブルゾーン内において十分な大気を保つことが出来ない．

スーパーアースとサブネプチューンの境界は，Fulton et al. (2017) によって定義された，軌道周期 100 日以内の惑星の，軌道周期と惑星半径の分布におけるギャップに基いて定めたものである．また，海王星サイズ惑星の上限 (6 地球半径) は，Fulton et al. (2017) での半径分布の極大に相当する．

木星型の上限 (14.3 地球半径) は，褐色矮星と巨大ガス惑星の遷移に対応した値である (Chen & Lipping 2017)．

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