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利用JWST/MIRI对直接成像系外行星进行大气特征研究

DOI：10.3847/1538-3881/aae651 期刊：The Astronomical Journal 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要： 詹姆斯·韦布空间望远镜搭载的中红外仪器（MIRI）将在5-28微米波段首次通过直接成像法对年轻巨型系外行星进行特征分析。该波长范围对于测定已知冷系外行星的总辐射光度以及探测最强的氨分子吸收带至关重要。结合短波段观测数据，MIRI将能更精确地刻画系外行星的大气特性。本文选取当前已通过直接成像法发现的系外行星子样本，探讨其通过MIRI日冕仪模式或光谱模式的探测可行性?；贓xo-REM大气模型，我们计算了14颗系外行星的中红外辐射光谱，并模拟了MIRI的日冕仪和光谱观测。具体分析了四种依赖以下参数的日冕仪观测方案：(i)目标星与参考星的偏移量（0、3、14毫角秒），(ii)波前误差（130、204纳米均方根值），(iii)望远镜抖动幅度（1.6、7毫角秒）。随后针对行星-恒星对比度介于3.9至10.1星等的日冕仪目标，测定了信噪比与积分时间数值。研究表明所有MIRI观测目标在不同难度等级下均具有可观测性，具体取决于最终在轨仪器性能。此外，我们还测试了最冷目标大气中氨分子的探测可能性。最后以HR 8799 b为例，阐述了MIRI单独观测或结合短波段数据如何增进对行星大气的认知。
作者： Camilla Danielski，Jean-Loup Baudino，Pierre-Olivier Lagage，Anthony Boccaletti，René Gastaud，Alain Coulais，Bruno Bézard
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用詹姆斯·韦伯太空望远镜搭载的中红外仪器（MIRI），首次对通过直接成像法观测到的年轻巨型系外行星在5-28微米光谱范围内进行特征分析，重点测定已知冷系外行星的总辐射光度并探测最强的氨分子吸收带。

研究成果

该研究得出结论：根据最终在轨仪器的性能表现，所有MIRI观测目标都应具备不同程度的可观测性。研究同时指出，在最冷目标的大气中检测氨的潜在可能性，以及MIRI观测与更短波长观测相结合对于更精确表征系外行星大气特性的重要性。

研究不足

该研究受实验技术和应用条件的限制，包括MIRI仪器最终在轨性能、需要先进后处理技术来提升行星信噪比，以及行星可能向宿主恒星移动导致MIRI日冕仪无法观测等问题。

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