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基于钠钾谱线的凌日系外行星云量指数：高温大气在可见光波段云量较少的初步证据

DOI：10.3847/2041-8205/826/1/L16 期刊：The Astrophysical Journal 出版年份：2016 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 我们提出一个无量纲指数，用于量化凌日系外行星大气层的多云程度。该多云指数基于测量钠或钾谱线中心与翼部的凌日半径得出。在推导该指数时，我们重新审视了从凌日测量中推断等温压力标高高度的代数公式。研究表明Lecavelier等人及Benneke与Seager的公式本质相同：前者在假设平均分子质量的前提下推算温度，后者则在假设温度的前提下推算平均分子质量。更重要的是，这些公式无法区分多云与无云大气层。我们基于Sing等人研究的小样本（七个热土星/木星）计算了多云指数值，发现WASP-17b、WASP-31b和HAT-P-1b在可见光波段近乎无云。初步趋势显示：受辐射更强的行星大气往往含有较少亚微米级颗粒云。我们还测得WASP-17b、WASP-31b和HAT-P-1b的绝对钠和/或钾丰度约为102 cm?3（其他天体为上限值）。需对更大样本系外行星大气进行钠钾双谱线的高分辨率测量，以验证或推翻这一趋势。
作者： Kevin Heng
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

基于钠和钾谱线测量，建立一个无量纲指数来量化凌日系外行星大气中的云量程度，并将其应用于一组系外行星样本以识别与辐射水平相关的趋势。

研究成果

该研究基于钠和钾谱线测量成功建立了系外行星大气的云量指数，发现WASP-17b、WASP-31b和HAT-P-1b的大气几乎无云。初步趋势表明，受辐射更强的行星大气在可见光波段云量较少。对于无云情况，估算的钠和钾绝对丰度约为10^2 cm^{-3}。未来工作需要对更大样本进行更高分辨率的测量以确认趋势并实现更好的大气特征描述。

研究不足

云度指数仅在检测到钠或钾谱线时才有意义；若无额外信息，无法区分低丰度大气与高度混浊大气。该模型假设大气处于等温静水平衡状态，且未考虑非局部热动平衡效应和压力展宽。样本量较小及较大不确定性（尤其是较冷天体）限制了初步趋势的可靠性。

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