研究揭示系外行星大氣逃逸產生的統計分布特征

　　10月18日，The Astrophysical Journal（《天體物理雜志》）在線發表了中國科學院紫金山天文臺季江徽研究員課題組與德國馬普天文研究所Thomas Henning教授、Christoph Mordasini博士等合作成果，給出了系外行星大氣逃逸對行星族群的整體分布產生的統計結果，揭示了在Kepler空間望遠鏡所探測的候選體在半徑分布中存在顯著的大氣逃逸特征。

　　在銀河系中，迄今已探測到1800多顆系外行星。在已發現的系外行星中，大多數離中央恒星非常近，其軌道半長徑甚至小于0.01 AU（公轉周期小于1天），這些行星有可能經歷了與太陽系內的行星迥然不同的形成與演化過程。此外，在如此之近的距離內，行星很可能接受到來自年輕恒星的強烈X-Ray和EUV輻射。恒星輻射不僅會在行星大氣上層產生一個比較厚的輻射區域，還可驅動流體動力學機制下的逃逸氣流。這已在一些系外行星的觀測中找到了證據，如在HD 209458b位于幾個行星半徑處的大氣上層發現了氧與碳，這表明在該行星大氣上層發生著流體動力學逃逸。然而大氣逃逸是否對更多行星樣本的演化有著重要的影響呢？

　　在該項國際合作研究中，研究人員創新地將行星大氣逃逸、行星形成的核吸積模型與行星的熱演化結合起來，模擬了整個行星族群從星子誕生到最終階段的整個演化過程，并著重分析了大氣逃逸對行星族群整體分布的影響，探討了所產生的大氣逃逸特征與大氣模型相關的物理參數的關系。研究人員發現由于行星大氣逃逸的存在，導致位于兩個地球半徑附近的行星數目明顯減少，即形成所謂的“大氣逃逸谷”。通過與計算結果的比較，研究人員還發現Kepler候選體的半徑分布特征可用大氣逃逸來解釋，排除了不含大氣逃逸的模型及加熱效率為100%的大氣逃逸模型。

　　該工作的第一作者是紫金山天文臺晉升博士，合作者包括其導師季江徽研究員，以及德國馬普天文所與法國藍色海岸天文臺的研究人員。該項研究工作得到了中國科學院行星科學重點實驗室、中國科學院天文戰略性先導科技專項（B類）、中國科學院新興與交叉學科布局項目、國家自然科學基金等的資助。