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太阳紫外线爆发
摘要： "紫外线（UV）爆发"这一术语用于描述太阳活动区紫外图像中微小、强烈且瞬时的增亮现象。我们基于过渡区谱线图像序列对其特性进行编目并给出定义。日冕特征信号罕见，多数爆发与光球层中小尺度极性相反磁场的对消活动相关——这些磁场出现在新浮磁通区、黑子边缘移动磁特征及黑子光桥区域。我们还将其与既往太阳紫外光谱观测到的类似过渡区现象及光学波段相似现象（特别是埃勒曼炸弹）进行对比。与后者类似，UV爆发可能是发生在低层大气（光球和/或色球高度）的小尺度磁重联事件。其在光学薄谱线中的强烈辐射为研究太阳低层大气磁重联物理提供了独特诊断机会。本文是国际空间科学研究所2016-2017年度研讨团队的综述报告。
关键词： 太阳：活动，太阳：大气层，太阳：紫外线辐射，太阳：过渡区
更新于2025-09-10 09:29:36
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基于时序分光光度法对明亮快速sdB脉动星EC 01541?1409的模态识别
摘要： 我们利用VLT望远镜的FORS仪器对快速脉动热亚矮星EC 01541?1409进行时间分辨分光光度测量分析，旨在确定大振幅脉动模式的角阶数(?)。这种模式识别对于在参数空间中详细搜索可行的星震学模型极具价值，并且对事后验证解的有效性至关重要。为此，我们利用了单色振幅、相位以及速度-振幅比随波长变化的(?)依赖性，并采用流量扰动与径向速度之间具有(?)敏感性的相位滞后作为附加诊断工具?；诖耍颐敲魅返亟勘晷侵鞯嫉?40.5秒脉动识别为径向模式，而第二大振幅的145.8秒周期则判定为(?)=2模式。进一步利用针对主导模式采集的超高灵敏度数据，我们推导出通常极难估算的sdB脉动星模态特性，即无量纲半径、温度和表面重力扰动的物理值。
关键词： 恒星：振荡，恒星：个别天体：EC 01541-1409，技术：成像光谱学，恒星：大气层，恒星：变星：一般，星震学
更新于2025-09-10 09:29:36
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恒星表面的空间分辨光谱学
摘要： 背景：高精度恒星分析需要借助流体动力学建模来解读化学丰度或振荡模式。系外行星大气研究要求掌握行星凌星路径上的恒星背景光谱，而类地行星的探测则需要理解恒星的微变特性。虽然流体动力学三维模型可计算多种恒星，但迄今仅对具有清晰表面特征的太阳进行过详细验证。模型预测包括谱线形状、不对称性及波长偏移，以及这些特征沿恒星盘面的中心至边缘变化规律。 目标：我们观测空间分辨率极高的恒星表面高分辨率谱线轮廓，这些观测不受全日面光谱中存在的空间模糊和自转展宽效应影响，从而能与三维模型的合成轮廓进行对比。 方法：在系外行星凌星期间，恒星表面连续区域会相继被遮蔽，通过不同凌星相位间的差分光谱分析，可获得暂时被行星遮挡的小块表面区域光谱。行星最多仅能遮蔽主序星约1%的盘面，这虽实现了高空间分辨率，却要求极高精度的观测。通过模拟合成谱线的观测，我们确定了实际可测量的物理量。 结果：对于普通恒星，不同凌星相位间的谱线轮廓比值可能变化约0.5%，要实现有意义的谱线重建需要信噪比(S/N)≥5000。虽然目前单条谱线尚难实现，但对冷恒星而言，通过对大量参数相似谱线取平均即可达成该精度。 结论：对于拥有大型凌星行星的明亮宿主恒星，当前已可实现空间分辨光谱观测。随着持续进行的光度巡天发现更多潜在目标，未来可观测样本有望显著增加。
关键词： 线：轮廓、流体动力学、恒星：大气层、行星与卫星：气态巨行星、技术：光谱学、恒星：类太阳恒星
更新于2025-09-10 09:29:36
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利用SOFIA对GJ 1214b进行同时多色光学与近红外凌星光度测量
摘要： 背景：基准系外行星GJ 1214b是研究过渡带（介于类地岩石行星与气态/冰巨星之间）最透彻的凌星行星之一。这类超级地球或迷你海王星行星在我们太阳系中并不存在，却是目前探测频率最高的系外行星类别。理解从岩石行星到气态行星的过渡过程，对探索系外行星系统至关重要，尤其关乎该类行星的潜在宜居性。 目标：GJ 1214b已通过多种平台在不同波长下被详细研究。我们利用平流层红外天文台（SOFIA）进行的机载观测，补充了帕邢α连续谱1.9微米红外波段的信息——由于地球大气吸收或有限的光谱覆盖范围，当前任何地基或天基仪器都无法获取该波段数据。 方法：我们采用FLIPO组合设备（含高速掩星成像光度计HIPO、首光红外测试相机FLITECAM及焦平面成像仪FPI+），通过凌星期间三个光学通道和一个红外通道的光度观测，全面分析可能的水世界GJ 1214b的透射信号。 结果：我们呈现了四个同步光变曲线及对应三个光学通道与一个红外通道的凌星深度数据，并与先前观测和现有GJ 1214b合成大气模型进行对比。最终凌星深度精度达到理论光子噪声极限的1.5至2.5倍，灵敏度不足以比先前观测更好地约束理论模型。这是SOFIA首次运用其全套系外行星分光光度测量仪器进行的系外行星观测，因此我们借此评估SOFIA在该领域的潜力并提出改进建议。
关键词： 方法：数据分析；天体：行星与卫星（个别天体：GJ 1214b）；技术：测光法；方法：观测法；天体：行星与卫星（大气层）
更新于2025-09-10 09:29:36
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利用高分辨率系外行星光谱技术进行分子探测的分析技术的稳健性
摘要： 高分辨率多普勒光谱技术为系外行星大气中的化学成分探测提供了有力手段。该方法通过监测行星轨道运动产生的多普勒频移，在行星光谱中追踪数百条分子谱线，并通过将观测到的系统光谱与模型行星光谱进行互相关分析来检测分子。利用大型地面望远镜，该技术已成功在热木星大气中探测到H2O、CO和TiO等分子。然而该方法的关键在于精确去除观测光谱中的恒星特征和地球大气干扰（即去趋势处理）。以往的分子探测研究依赖于特定去趋势方法和参数的选择，但不同选择对分子探测结果的稳健性尚未得到详细验证。 我们系统研究了去趋势算法、参数设置及优化策略对高分辨率光谱化学探测的影响。以热木星HD 189733 b为案例，采用多种方法确认了H2O（4.8σ）和CO（4.7σ）的高显著性探测，并首次报道了HCN分子的高置信度证据（5.0σ）。研究同时指出，要可靠确认此类探测结果仍需改进评估指标并延长观测时间——特别是当在行星速度空间错误位置进行去趋势优化时，可能获得(约)4σ的虚假探测显著性，此类误报率接近30%。我们进一步探讨了区分真实分子信号与随机噪声的方法。
关键词： 行星与卫星：大气层 – 方法：数据分析 – 技术：光谱学
更新于2025-09-10 09:29:36
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通过合成太阳光学、紫外和射电光谱反演得到的温度约束
摘要： 背景：如今借助阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA），已能对太阳色球层进行毫米波波段的高分辨率观测，这为解决太阳物理学中的诸多悬而未决的问题带来了希望。与其他地基和天基望远镜的观测相比，与ALMA协同开展的研究将获益匪浅，但光学、紫外与毫米波联合观测的诊断潜力大多尚未得到评估。 目的：本文探究毫米波波段能否辅助现有反演方案，从而更准确地还原太阳大气的温度结构。 方法：我们对三维辐射磁流体力学模拟快照的出射光谱进行了多次非局部热动平衡（non-LTE）反演实验。除考虑部分频率再分布效应的常见谱线诊断（如Ca II H、K、8542 ?和Mg II h、k谱线）外，还纳入了1.2毫米和3毫米附近的连续谱。 结果：研究发现，在反演中加入毫米波连续谱能更准确地推断随光学深度变化的温度。将ALMA波段与其他诊断手段结合，可提升对log τ约[?6, ?4.5]区间色球层温度的反演精度——该区间内Ca II和Mg II谱线与局域条件的耦合较弱。但同时发现，光学与紫外谱线的多原子非局部热动平衡联合反演对低色球层具有同等强度的约束力，因此1.2毫米波段对此并无显著改善。不过，要更好地约束中高层色球层，仍需3毫米波段。
关键词： 太阳：射电辐射、辐射转移、太阳：大气层、太阳：色球层
更新于2025-09-09 09:28:46
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在系外行星55 Cancri e的透射光谱中寻找钠和钙的外逸层
摘要： 背景：对岩质行星大气与表面特征的研究是系外行星科学的关键目标。遗憾的是，当前仪器设备通常难以实现相关测量。但太阳系内的水星拥有由溅射过程从行星表面抛射出的原子物质构成的巨大外逸层。目前已知最热的岩质系外行星与其母恒星的距离比水星与太阳的距离近一个数量级以上，因此溅射过程及由此产生的外逸层可能大数个量级，有望通过透射光谱法间接探测其表面成分。 目标：本研究旨在搜寻热岩质超级地球55 Cancri e光学透射光谱中外逸层钠（Na）和单电离钙（Ca+）的吸收信号。虽然当前最佳拟合行星质量与半径模型需要可能存在大气成分，但半径参数存在不确定性，意味着55 Cancri e也可能是无大气层的炽热岩质行星。 方法：分析三台望远镜（UVES/VLT、HARPS/ESO 3.6米和HARPS-N/TNG）获取的五次凌星高分辨率（R～110,000）时序光谱。针对钠D线和钙H/K线，利用行星轨道速度径向分量在凌星期间从-57至+57 km/s的变化，从更强的恒星与地球大气信号中分离潜在行星外逸层信号。 结果：综合五组凌星数据，在3σ统计显著性水平检测到可能与行星外逸层钠相关的信号；整合覆盖钙H/K线的四次HARPS凌星数据，还发现电离钙的潜在信号（4.1σ）。值得注意的是，后者源自单次凌星测量——该时段检测达到4.9σ。但由于钠信号显著性较低且Ca+信号可能变化，我们估算这些信号的p值过高（对应<4σ），无法确认明确的外逸层探测。通过与分析初期注入的人造信号对比，估算Na和Ca+的吸收强度分别约为恒星光谱的2.3×10?3和7.0×10?2量级。 结论：若获证实，3σ信号将对应半径5倍地球半径的光学厚钠外逸层，与行星洛希瓣半径相当。单组HARPS数据中4.9σ的Ca+检测将对应约五倍洛希瓣半径的光学厚Ca+外逸层，若真实存在则表明外逸层具有极端变异性。尽管未获得正式探测结果，我们仍主张此类探测方法极具潜力——尤其考虑到水星外逸层随时间显著变化。这可能是首次表征这类神秘行星表面特性的快速途径。
关键词： 技术：光谱学、行星系统；方法：数据分析；行星与卫星：大气层
更新于2025-09-09 09:28:46
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对晚型超巨星V766 Cen（=HR 5171 A）、<i>σ</i> Oph、BM Sco和HD 206859的VLTI/AMBER光谱干涉测量
摘要： 目的：我们在先前对红巨星和超巨星的光谱干涉研究中新增了四颗温度较高的晚型超巨星。 方法：测量近连续谱角直径，推导基本参数，讨论演化阶段，并研究扩展的大气原子与分子层。 结果：V766 Cen（=HR 5171 A）被确认为高光度（log L/L☉ = 5.8 ± 0.4）光源，有效温度4290 ± 760 K，半径1490 ± 540 R☉，位于赫罗图上接近Hayashi极限和Eddington极限的位置；该天体符合无自转的40 M☉演化轨迹，当前质量27–36 M☉。V766 Cen显示出源自1.5倍光球半径壳层的Na I发射线及约0.1倍光球半径的光心偏移，具有强扩展分子（CO）层和尘埃星周背景成分。另三颗天体的光度较低（约log L/L☉ = 3.4–3.5），对应5–9 M☉演化轨迹，有效温度3900 K至5300 K，半径60–120 R☉，未呈现样本中高光度红超巨星所见的扩展分子层。BM Sco显示出异常强的过度分辨星周尘埃成分贡献。 结论：V766 Cen是接近Hayashi极限的红超巨星，而非文献讨论中已向高温有效温度演化的黄超巨星。我们对Na I线和扩展分子层的观测表明，在星风起始阶段存在约1.5倍光球半径的光学厚伪光球。恒星σ Oph、BM Sco和HD 206859更可能是大质量红巨星而非其光度级Ib暗示的红超巨星。这使得赫罗图中对应光度log L/L☉ ～ 3.8–4.8或质量10–13 M☉的区域未被采样，可能对应恒星在红超巨星阶段以II-P型超新星爆发的质量区间。通过V766 Cen，我们证实了先前发现的扩展分子层强度随光度增加而增强的关系可延伸至原光度两倍直至Eddington极限，这可能进一步表明辐射星风随光度增加而持续增强。
关键词： 超巨星、恒星：个体：BM Sco、恒星：大气层、恒星：个体：V766 Cen、技术：干涉测量法、恒星：质量损失
更新于2025-09-09 09:28:46
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GTC系外行星凌日光谱巡天调查
摘要： 我们观测了热木星HAT-P-32b（又称HAT-P-32Ab），通过测量518-918纳米波段内行星与恒星半径比的波长依赖性来确定其光学透射光谱。使用加那利大型望远镜（GTC）的OSIRIS仪器进行长缝光谱观测，将HAT-P-32及其参考恒星置于同一狭缝中，获取覆盖两次凌星事件的光谱时间序列。基于最优数据集，我们获得了20条窄带凌星光变曲线，每个通带跨度20纳米。剔除所有系统噪声信号并进行光变曲线建模后，所得半径比的不确定度介于337至972ppm之间。半径比随波长变化极小，表明存在高空云层掩盖了大气特征。另一种可能是碱金属严重耗尽，或行星大气标高远小于预期导致大气特征缺失。我们获得的平坦透射光谱结果与该行星先前地基光学光谱研究一致。独立研究结果的一致性证明：尽管系外行星大气地基测量数据常受系统噪声严重影响，但只要充分理解并正确校正噪声源，仍能获得可靠且可复现的结果。我们还提取了M型伴星HAT-P-32B的光学光谱，利用PHOENIX恒星大气模型测得其有效温度Teff=3187+60-71K，略低于仅依赖宽带红外数据的先前研究结果。
关键词： 技术：光谱学；行星与卫星：大气层
更新于2025-09-09 09:28:46
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GTC系外行星凌日光谱巡天调查
摘要： 目的：我们利用加那利大型望远镜的OSIRIS仪器，在530至950纳米波长范围内进行地基透射光谱观测，以寻找TrES-3b大气中的瑞利散射以及钾（K）和钠（Na）吸收特征。 方法：我们的分析基于贝叶斯方法，将覆盖一组给定通带的光变曲线与PHOENIX计算的恒星边缘暗化轮廓联合拟合。分析同时考虑了白噪声和时间相关的红噪声，采用两种方法（高斯过程和除白法）来处理红噪声。 结果：初步分析显示，透射光谱在蓝端呈现强烈的类瑞利散射消光增强，并在767纳米附近的钾I共振双线处表现出增强的消光。然而，信号幅度显著大于理论预期。详细分析表明，类钾I特征完全由地球大气中氧气吸收的变化引起，但类瑞利特征仍无法解释。
关键词： 技术：光谱学，方法：统计学，技术：测光法，恒星：个别天体：TrES - 3，行星和卫星：大气层，行星和卫星：个别天体：TrES - 3b
更新于2025-09-09 09:28:46