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使用CRIRES光谱仪搜寻热木星HD 209458 b大气中的H??发射线

DOI：10.1051/0004-6361/201525675 期刊：Astronomy & Astrophysics 出版年份：2016 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 近红外波段中，系外巨行星通过产生H+3辐射来冷却其热大气层，但模拟预测的H+3辐射强度存在数个数量级的差异。我们利用甚大望远镜（VLT）的高分辨率红外阶梯光谱仪（CRIRES）测试H+3辐射的可观测性，该仪器在近红外光谱中具备足够的行星大气谱线分辨率。通过分析凌日行星HD 209458 b二次食期间及之后的恒星HD 209458光谱，我们在L'波段搜寻行星H+3辐射特征。研究包含恒星与可能存在的行星混合光的光谱，结合凌日行星的星历数据推算观测时刻的视向速度，在预期谱线位置搜寻辐射信号。采用互相关检验寻找行星信号，并运用平移叠加技术处理所有二次食后观测光谱以计算辐射上限值。在包含恒星及其轨道行星混合光的光谱中，未发现大气H+3辐射特征。计算得出3953.0纳米[Q(1,0)]谱线的辐射上限为8.32×101?瓦，3985.5纳米[Q(3,0)]谱线为5.34×101?瓦。与理论预测对比表明，当前对目标天体H+3辐射的测量灵敏度尚缺1至3个星等。数据显示，在更优气象条件下数据质量可显著提升，对于近地恒星-行星系统可达5×101?瓦量级。我们估算未来地基观测设备（如欧洲极大望远镜）有望将探测极限降至101?瓦。
作者： L. F. Lenz，A. Reiners，A. Seifahrt，H. U. K?ufl
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为了测试甚大望远镜（VLT）上CRIRES仪器对H+3发射的观测能力，该仪器能提供近红外光谱中行星大气谱线所需的足够光谱分辨率，并搜寻热木星HD 209458 b大气在L'波段的行星H+3发射特征信号。

研究成果

该研究未检测到HD 209458 b行星大气中H+3的发射特征。针对两条H+3谱线计算了发射限值，其数值比理论预测高出1至3个数量级。研究表明，在更优越的观测条件下使用先进仪器（如欧洲极大望远镜），未来有望实现更低的探测极限，从而可能测量到热木星大气中的H+3发射信号。

研究不足

该研究受不利天气条件限制，仅记录到16条光谱。计算得出的发射限值比理论预测低1至3个数量级，表明对目标天体中H+3发射的探测灵敏度不足。研究同时强调需要更理想的天气条件和未来仪器设备以实现更低的检测限。

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