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利用色散罗斯特-麦克劳克林效应探测HD 189733b光学透射光谱中的宽带特征

DOI：10.1051/0004-6361/201526218 期刊：Astronomy & Astrophysics 出版年份：2015 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 背景：透射光谱法是探测系外行星大气的重要技术。现有的地基观测方法采用高色散光谱差分技术，但仅能保留透射光谱中的窄带特征。例如哈勃太空望远镜观测到的HD 189733b大气中可能存在的霾所导致的显著瑞利散射斜率等宽带特征，无法通过该方法探测。 目标：本研究利用色散罗斯特-麦克劳克林（RM）效应测量HD 189733b透射光谱中的瑞利散射斜率，旨在证明该方法能有效测量宽带透射特征。RM效应的振幅取决于行星有效尺寸，在存在大气贡献的情况下还与观测波长相关。 方法：我们分析了HD 189733b三次凌日的HARPS存档数据（覆盖400-700纳米波段）?；贖ARPS数据处理管道提供的互相关轮廓，分别测定白光及六个50纳米宽波段的径向速度（RV）时间序列。首先使用公开代码AROME对白光RV时间序列进行RM效应拟合，随后从各波段RV时间序列中扣除该最佳拟合残差，再采用相同代码仅保留行星有效半径变量进行拟合。 结果：我们在2.5σ显著性水平上测得HD 189733b透射光谱的斜率。若该斜率源于瑞利散射而非恒星活动，则对应由标高决定的大气温度T=2300±900K，与既往结果高度吻合。 结论：通过色散罗斯特-麦克劳克林效应，地基高色散光谱观测可探测系外行星透射光谱中的宽带特征（如HD 189733b的光学瑞利散射斜率）。HARPS单次凌日精度较哈勃太空望远镜STIS低约一个数量级。该方法与正在为ESO甚大望远镜建造的新阶梯光栅光谱仪ESPRESSO联用将极具价值——其信噪比优势约为HARPS的4倍。鉴于哈勃太空望远镜未来存在不确定性和詹姆斯·韦伯太空望远镜不覆盖该波段，该方法具有重要科学意义。
作者： E. Di Gloria，I. A. G. Snellen，S. Albrecht
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用色散罗斯特-麦克劳克林效应测量HD 189733b透射光谱中的瑞利散射斜率，以证明该方法能有效测定宽带透射特征。

研究成果

利用色散罗斯特-麦克劳林效应，地基高色散光谱观测可探测系外行星透射光谱中的宽带特征（例如HD 189733b的光学瑞利散射斜率）。HARPS每轨观测达到的精度比哈勃太空望远镜上的STIS低约一个数量级。该方法与正在为欧洲南方天文台甚大望远镜建造的新型中阶梯光栅光谱仪ESPRESSO结合使用时将尤为有效——相比HARPS，ESPRESSO的信噪比将提升约4倍。

研究不足

使用HARPS获得的单次凌星精度比哈勃太空望远镜上STIS的精度低约一个数量级。该方法受恒星黑子及/或光斑的影响方式与经典透射光谱法类似。

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