Evolutionary models of cold and low-mass planets: cooling curves, magnitudes, and detectability
Notice bibliographique
Résumé
Context. Future instruments like the Near Infrared Camera (NIRCam) and the Mid Infrared Instrument (MIRI) on the James Webb Space Telescope (JWST) or the Mid-Infrared E-ELT Imager and Spectrograph (METIS) at the European Extremely Large Telescope (E-ELT) will be able to image exoplanets that are too faint (because they have a low mass, and hence a small size or low effective temperature) for current direct imaging instruments. On the theoretical side, core accretion formation models predict a significant population of low-mass and/or cool planets at orbital distances of ~10–100 au. Aims. Evolutionary models predicting the planetary intrinsic luminosity as a function of time have traditionally concentrated on gas-dominated giant planets. We extend these cooling curves to Saturnian and Neptunian planets. Methods. We simulated the cooling of isolated core-dominated and gas giant planets with masses of 5 M ⊕ –2 M ♃ . The planets consist of a core made of iron, silicates, and ices surrounded by a H/He envelope, similar to the ice giants in the solar system. The luminosity includes the contribution from the cooling and contraction of the core and of the H/He envelope, as well as radiogenic decay. For the atmosphere we used grey, AMES-Cond , petitCODE , and HELIOS models. We considered solar and non-solar metallicities as well as cloud-free and cloudy atmospheres. The most important initial conditions, namely the core-to-envelope-mass ratio and the initial (i.e. post formation) luminosity are taken from planet formation simulations based on the core accretion paradigm. Results. We first compare our cooling curves for Uranus, Neptune, Jupiter, Saturn, GJ 436b, and a 5 M ⊕ planet with a 1% H/He envelope with other evolutionary models. We then present the temporal evolution of planets with masses between 5 M ⊕ and 2 M ♃ in terms of their luminosity, effective temperature, radius, and entropy. We discuss the impact of different post formation entropies. For the different atmosphere types and initial conditions, magnitudes in various filter bands between 0.9 and 30 micrometer wavelength are provided. Conclusions. Using blackbody fluxes and non-grey spectra, we estimate the detectability of such planets with JWST. We found that a 20 (100) M ⊕ planet can be detected with JWST in the background limit up to an age of about 10 (100) Myr with NIRCam and MIRI, respectively.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».