Modelado NLTE de atmósferas exoplanetarias ricas en agua. Tasas de refrigeración y calefacción.

Atmósfera de un planeta rico en agua (la Tierra) – NASA

Las moléculas de hidrógeno y agua responden de manera muy diferente a los procesos de radiación de colisión que ocurren en las atmósferas planetarias. Naturalmente, surge la pregunta de si H2Las atmósferas ricas en O son más (o menos) resistentes a la pérdida de masa a largo plazo que el H2-Dominada si irradia la energía estelar incidente de forma más (o menos) eficiente.

Si se confirma este descubrimiento, tendrá implicaciones para nuestra comprensión de la evolución de los exoplanetas de Neptuno. Como paso fundamental para responder esta pregunta, presentamos el modelo de equilibrio termodinámico no local (NLTE) para H2O para la región de la atmósfera donde el gas acelera para escapar del planeta y las condiciones relacionadas con los planetas subneptunianos cercanos.

Nuestros cálculos exploratorios para el gas isotérmico compuesto de H2,h2O y e- revelan que: 1) En la región de presión ~1e-2 – 1e-4 dyn cm-2 donde los fotones ultravioleta estelares (XUV) normalmente se depositan en la atmósfera, H2O está presente en LTE rotacional pero es NLTE vibracional.

La tecnología LTE vibratoria se ve facilitada por la alta H2O abundancias e ionizaciones fraccionadas, reportamos densidades críticas para la transición LTE-NLTE; 2) El enfriamiento vibratorio puede dominar localmente el enfriamiento rotacional, en parte debido a la opacidad relativamente pequeña de las líneas de vibración. 3) H incluso bajo2La abundancia de O mejora significativamente el enfriamiento, lo que, como era de esperar, compensa parte del calentamiento estelar; 4) El calentamiento debido a la deposición de fotones infrarrojos (IR) estelares es significativo a presiones superiores a = 0,1 dina cm-2.

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Agradecemos el aporte de H.2O Excitación de la energía interna de un gas y predicción de la fotodisociación de estados vibratorios excitados. En última instancia, nuestros hallazgos estimulan la consideración de NLTE en los cálculos de la tasa de pérdida de masa para H2Ambiente rico.

A. García Muñoz, A. Asensio Ramos, A. Para

Comentarios: Aceptado para publicación en Icarus
Temas: La Tierra y la astrofísica planetaria (astro-ph.EP)
Citar como: arXiv:2404.02604 [astro-ph.EP] (o arXiv:2404.02604v1 [astro-ph.EP] para esta versión)
Día de entrega
Escrito por: Antonio García Muñoz
[v1] Miércoles 3 de abril de 2024, 09:51:37 UTC (1.089 KB)
https://arxiv.org/abs/2404.02604
Astrobiología

Miembro del Explorers Club, ex director de carga útil de la Estación Espacial de EE. UU./Astrobiólogo, Exo-Teams, periodista, violador escalador, sinesteta, Na'Vi-Jedi-Freman-Buddhist-mix, ASL, veterano de la isla Devon y del campamento base del Everest (él/él ) 🖖🏻

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