研究目的
为从近红外宽波段凌日系外行星中恢复大气透射光谱，创建一种稳健的数据分析方法。
研究成果
该数据分析方法能稳健地恢复高分辨率、宽波长覆盖范围的系外行星大气透射光谱，可直接识别分子吸收特征。该方法有望用于表征木星大小及更小的岩质行星，适用于当前和未来的高分辨率光谱仪。未来工作应着眼于随着仪器性能提升，提高模型精度并扩展至更多目标天体。
研究不足
该方法需要高光谱分辨率（>20,000）和大光收集面积（>8米望远镜），当前仪器可能无法对所有目标满足这些条件。精度取决于精确的大气和恒星模型；误差可能引入虚假特征。观测受凌日持续时间和目标可用性限制，尤其针对超级地球和类地行星。天空辐射和恒星活动（如黑子）会影响结果，且该方法可能无法区分具有极薄或无大气层的行星与存在瑞利散射的行星。
1：实验设计与方法选择：
该方法采用逆问题求解思路，结合恒星模型与地球大气透射光谱来反演系外行星大气透射率。通过模拟实验在受控条件下测试该方法的有效性。
2：样本选择与数据来源：
为假设的系外行星系统创建合成观测数据，包括类日恒星前经过的热木星和M型矮星前经过的超级地球。恒星光谱使用MARCS模型计算，地球大气透射率通过LinePak软件计算，系外行星透射光谱则基于不同大气成分进行建模。
3：实验设备与材料清单：
模拟了一台分辨率R=100,000、波长覆盖1.5-2.5微米的假设高分辨率光谱仪。以VLT天文台的CRIRES、凯克天文台的NIRSPEC和昴星团望远镜的IRCS等仪器为例。
4：波长覆盖5-5微米的假设高分辨率光谱仪。以VLT天文台的CRIRES、凯克天文台的NIRSPEC和昴星团望远镜的IRCS等仪器为例。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：模拟凌星期间进行短时曝光（0.5-2分钟）。数据分析包括将光谱转换至系外行星静止坐标系、应用正则化处理以降低噪声，并根据需要合并多次凌星观测数据。
5：5-2分钟）。数据分析包括将光谱转换至系外行星静止坐标系、应用正则化处理以降低噪声，并根据需要合并多次凌星观测数据。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：构建优化问题以最小化观测光谱与合成光谱之间的残差，通过正则化控制平滑度。该方法在不同信噪比、光谱分辨率及大气模型参数下进行了测试。
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CRIRES
VLT
High-resolution near-infrared spectrograph used for observing exoplanet transits.
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NIRSPEC
Keck
Near-infrared spectrograph for astronomical observations.
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IRCS
Subaru Telescope
Infrared camera and spectrograph for high-resolution observations.
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ESO
High Accuracy Radial velocity Planet Searcher spectrograph used for precision measurements.
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UVES
ESO
Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph for high-resolution spectroscopy.
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HIRES
Keck
High Resolution Echelle Spectrometer for optical and near-infrared observations.
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VLT
Upgraded version of CRIRES with cross-dispersed mode for wider wavelength coverage.
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HZPF
HET
Proposed near-infrared high-resolution spectrograph for the Hobby-Eberly Telescope.
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IRD
Subaru Telescope
Infrared Doppler spectrograph for radial velocity measurements.
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WINERED
Near-infrared spectrograph with high resolution.
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HIRES
E-ELT
Planned high-resolution spectrograph for the European Extremely Large Telescope.
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Near-infrared echelle spectrograph for the Thirty Meter Telescope.
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