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

Las moléculas de hidrógeno y agua responden de manera muy diferente a los procesos radiativos de colisión que tienen lugar 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– aquellos dominados si irradian la energía estelar incidente de manera más (o menos) eficiente.

Si se confirma, este descubrimiento tendría implicaciones para nuestra comprensión de la evolución de los exoplanetas subneptunos. Como paso clave para responder a esta pregunta, presentamos un modelo de equilibrio termodinámico no local (NLTE) de H₂O para la región atmosférica donde el gas acelera para escapar del planeta y las condiciones relacionadas con los subneptunos cercanos.

Nuestros cálculos exploratorios para el gas isotérmico compuesto de H₂h₂O y e- revelan que: 1) En la región de presión ~1e-2 – 1e-4 dyn cm-2 donde los fotones estelares del ultravioleta extremo (XUV) generalmente se depositan en la atmósfera, H₂O está en LTE rotacional pero en NLTE vibracional.

El LTE vibratorio se ve facilitado por la alta H₂O abundancias e ionizaciones fraccionadas, y reportamos densidades críticas para la transición LTE-NLTE; 2) El enfriamiento vibratorio puede dominar localmente el enfriamiento rotacional, en parte debido a las opacidades relativamente bajas de las líneas rovibracionales; 3) Incluso una H débil₂La abundancia de O mejora significativamente el enfriamiento, presumiblemente compensando parte del calentamiento estelar; 4) El calentamiento debido a la deposición de fotones infrarrojos (IR) estelares es significativo a presiones >=0,1 dyn cm^-2.

Estimamos la contribución de H₂O excitación a la energía interna del gas y especular sobre la fotodisociación de los estados vibratorios excitados. En última instancia, nuestros resultados motivan la consideración de NLTE en los cálculos de la tasa de pérdida de masa de H.₂Ambientes ricos en O.

A. García Muñoz, A. Asensio Ramos, A. Faure

Comentarios: Aceptado para publicación en Icarus
Asignaturas: Astrofísica terrestre y planetaria (astro-ph.EP)
Citar como: arXiv:2404.02604 [astro-ph.EP] (o arXiv:2404.02604v1 [astro-ph.EP] para esta versión)
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Por: Antonio García Muñoz
[v1] Miércoles 3 de abril de 2024 09:51:37 UTC (1089 KB)
https://arxiv.org/abs/2404.02604
Astrobiología