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宇宙:太陽系外巨大惑星の大気に対する安定限界

Nature 450, 7171 doi: 10.1038/nature06378

惑星HD209458bの最近の観測は、流体力学的に散逸している原子状水素の大きく広がった大気によって取り囲まれていることを示している。理論的には、このような散逸は少なくとも0.1 AUの軌道の内側で可能であり、また、H3+イオンが上層大気の冷却に重要な役割を果たしていることが示されている。一方、木星の大気は安定であり、したがって、5〜0.1 AUの間に安定と不安定が入れ替わる箇所があると考えられる。本論文では、太陽型恒星を軌道運動する木星型惑星に対して、0.14〜0.16 AUの間で大気の安定性の急激な低下が起こることを示す。これらの結果は、以前のモデリングで、中心星からかなり遠くで、熱圏のはるかに高い温度やより顕著な蒸発が考えられていたのとは対照的である。(我々は、熱圏-電離層を結合した時間依存三次元モデルを用い、H3+による冷却を適切に考慮しており、熱の再分布と分子組成の変化を全体的にモデル化可能である。)0.2〜0.16 AUの間で、H3+イオンによる冷却は、中心星による加熱と釣り合うが、0.16 AU以下では、分子状水素が熱解離するため、H3+の形成を抑制し、効果的に冷却モードが終焉する。

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