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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

首頁(yè) > 科研進(jìn)展

云南天文臺(tái)系外行星大氣逃逸研究獲進(jìn)展

2019-10-11 云南天文臺(tái)

【字體：大中小】

語(yǔ)音播報(bào)

　　中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)研究生閆冬冬及其導(dǎo)師郭建恒等詳細(xì)研究了系外行星大氣的流體動(dòng)力學(xué)逃逸，并修正了估計(jì)行星物質(zhì)損失率的能量限制方程。近期，美國(guó)《天體物理學(xué)雜志》（The Astrophysical Journal）發(fā)表了他們的最新研究成果。

　　觀測(cè)和理論發(fā)現(xiàn)一些系外行星經(jīng)歷著大氣逃逸。大氣逃逸可以影響行星的組成、分布和演化等。行星大氣的物質(zhì)損失率是表征大氣逃逸的一個(gè)重要物理量。行星受到主星強(qiáng)烈的X射線和極紫外線（XUV）輻射，其大氣會(huì)被加熱后膨脹從而克服行星的引力勢(shì)而逃逸，并伴有持續(xù)的物質(zhì)損失。逃逸的粒子還具有一定的動(dòng)能和熱能。單位時(shí)間內(nèi)逃出的粒子質(zhì)量被稱(chēng)為物質(zhì)損失率。假設(shè)加熱大氣的能量全部用來(lái)克服行星的引力勢(shì)，可以推導(dǎo)出估計(jì)行星物質(zhì)損失率的能量限制方程。該方程指出物質(zhì)損失率正比于行星接收到的XUV輻射流量與行星平均密度的比值，并且與行星大氣的加熱效率和XUV特征吸收半徑有關(guān)。

　　在該工作中，閆冬冬等人利用大氣逃逸的一維流體動(dòng)力學(xué)模型研究了近450個(gè)系外行星系統(tǒng)，給出了流體動(dòng)力學(xué)的物質(zhì)損失率、加熱效率和XUV特征吸收半徑。在此基礎(chǔ)上，他們與能量限制方程的物質(zhì)損失率進(jìn)行比較。

　　他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)行星接收的XUV輻射流量（或物質(zhì)損失率）高于一定值時(shí)，能量限制方程估計(jì)的物質(zhì)損失率要比流體動(dòng)力學(xué)模型給出的物質(zhì)損失率高，即高估了物質(zhì)損失率。在能量限制方程中考慮逃逸粒子的動(dòng)能和熱能變化（修正的能量限制方程）后，能量限制方程的物質(zhì)損失率和流體動(dòng)力學(xué)的基本一致。這是因?yàn)殡S著行星引力勢(shì)與X射線和極紫外線輻射的積分流量（Fxuv）乘積的增加，粒子動(dòng)能與熱能變化的和將逐漸增加，以至于和行星的勢(shì)能變化可比擬。

　　論文作者給出了能量限制方程的適用性，并提出當(dāng)XUV輻射流量高于一定值時(shí)，需要對(duì)能量限制方程進(jìn)行修正。準(zhǔn)確地估計(jì)行星的物質(zhì)損失率，對(duì)行星的形成演化及大樣本型組合成的研究具有非常重要的意義。

　　該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。

　　論文鏈接

　　中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)研究生閆冬冬及其導(dǎo)師郭建恒等詳細(xì)研究了系外行星大氣的流體動(dòng)力學(xué)逃逸，并修正了估計(jì)行星物質(zhì)損失率的能量限制方程。近期，美國(guó)《天體物理學(xué)雜志》（The Astrophysical Journal）發(fā)表了他們的最新研究成果。
　　觀測(cè)和理論發(fā)現(xiàn)一些系外行星經(jīng)歷著大氣逃逸。大氣逃逸可以影響行星的組成、分布和演化等。行星大氣的物質(zhì)損失率是表征大氣逃逸的一個(gè)重要物理量。行星受到主星強(qiáng)烈的X射線和極紫外線（XUV）輻射，其大氣會(huì)被加熱后膨脹從而克服行星的引力勢(shì)而逃逸，并伴有持續(xù)的物質(zhì)損失。逃逸的粒子還具有一定的動(dòng)能和熱能。單位時(shí)間內(nèi)逃出的粒子質(zhì)量被稱(chēng)為物質(zhì)損失率。假設(shè)加熱大氣的能量全部用來(lái)克服行星的引力勢(shì)，可以推導(dǎo)出估計(jì)行星物質(zhì)損失率的能量限制方程。該方程指出物質(zhì)損失率正比于行星接收到的XUV輻射流量與行星平均密度的比值，并且與行星大氣的加熱效率和XUV特征吸收半徑有關(guān)。
　　在該工作中，閆冬冬等人利用大氣逃逸的一維流體動(dòng)力學(xué)模型研究了近450個(gè)系外行星系統(tǒng)，給出了流體動(dòng)力學(xué)的物質(zhì)損失率、加熱效率和XUV特征吸收半徑。在此基礎(chǔ)上，他們與能量限制方程的物質(zhì)損失率進(jìn)行比較。
　　他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)行星接收的XUV輻射流量（或物質(zhì)損失率）高于一定值時(shí)，能量限制方程估計(jì)的物質(zhì)損失率要比流體動(dòng)力學(xué)模型給出的物質(zhì)損失率高，即高估了物質(zhì)損失率。在能量限制方程中考慮逃逸粒子的動(dòng)能和熱能變化（修正的能量限制方程）后，能量限制方程的物質(zhì)損失率和流體動(dòng)力學(xué)的基本一致。這是因?yàn)殡S著行星引力勢(shì)與X射線和極紫外線輻射的積分流量（Fxuv）乘積的增加，粒子動(dòng)能與熱能變化的和將逐漸增加，以至于和行星的勢(shì)能變化可比擬。
　　論文作者給出了能量限制方程的適用性，并提出當(dāng)XUV輻射流量高于一定值時(shí)，需要對(duì)能量限制方程進(jìn)行修正。準(zhǔn)確地估計(jì)行星的物質(zhì)損失率，對(duì)行星的形成演化及大樣本型組合成的研究具有非常重要的意義。
　　該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。
　　論文鏈接

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