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利用哈勃空间望远镜测量的超高温木星WASP - 121b的光学透射光谱
摘要： 我们利用哈勃太空望远镜搭载的成像光谱仪，测得了超高温木星WASP-121b的大气透射光谱。在0.47-1微米波长范围内，数据显示其大气不透明度与先前近红外波段（1.15-1.65微米）测量值相当，在部分光谱通道甚至更高。不透明度的波长依赖性变化以3.7σ置信水平排除了灰色云层的可能性，更可能由钒氧（VO）光谱带解释。我们发现采用1500K温度和10-30倍太阳金属丰度的化学平衡无云模型能良好匹配这些数据。通过自由化学反演分析，估算出VO丰度为-6.6+0.3-0.2 dex。未检测到二氧化钛（TiO）迹象，并给出其丰度3σ上限为-7.9 dex，表明TiO可能在昼夜明暗交界处从气相凝结。最短波长处不透明度急剧上升，波长从0.47微米至0.3微米时压力标高增加约五倍。若该特征由均匀分布气溶胶的瑞利散射引起，则意味着6810±1530K的不合理高温。另一种解释是巯基自由基（SH）的吸收——该物质被预测为热木星大气非平衡化学的重要产物。无论近紫外吸收体为何，它都可能在低压区捕获大量入射恒星辐射，从而对大气的整体能量收支、热结构和环流产生重要影响。
关键词： 行星与卫星：气态巨行星，方法：观测，行星与卫星：大气层
更新于2025-09-23 15:23:52
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利用JWST/MIRI对直接成像系外行星进行大气特征研究
摘要： 詹姆斯·韦布空间望远镜搭载的中红外仪器（MIRI）将在5-28微米波段首次通过直接成像法对年轻巨型系外行星进行特征分析。该波长范围对于测定已知冷系外行星的总辐射光度以及探测最强的氨分子吸收带至关重要。结合短波段观测数据，MIRI将能更精确地刻画系外行星的大气特性。本文选取当前已通过直接成像法发现的系外行星子样本，探讨其通过MIRI日冕仪模式或光谱模式的探测可行性?；贓xo-REM大气模型，我们计算了14颗系外行星的中红外辐射光谱，并模拟了MIRI的日冕仪和光谱观测。具体分析了四种依赖以下参数的日冕仪观测方案：(i)目标星与参考星的偏移量（0、3、14毫角秒），(ii)波前误差（130、204纳米均方根值），(iii)望远镜抖动幅度（1.6、7毫角秒）。随后针对行星-恒星对比度介于3.9至10.1星等的日冕仪目标，测定了信噪比与积分时间数值。研究表明所有MIRI观测目标在不同难度等级下均具有可观测性，具体取决于最终在轨仪器性能。此外，我们还测试了最冷目标大气中氨分子的探测可能性。最后以HR 8799 b为例，阐述了MIRI单独观测或结合短波段数据如何增进对行星大气的认知。
关键词： 行星与卫星：基本参数，行星与卫星：大气层，望远镜，行星与卫星：气态巨行星，仪器：光谱仪，仪器：高角分辨率
更新于2025-09-23 15:21:21
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利用激光干涉空间天线探测环双星系外行星和褐矮星
摘要： 目的：我们探索利用激光干涉空间天线（LISA）探测银河系双白矮星（DWDs）系统中环绕运行的巨型环双星系外行星与褐矮星（BDs）的前景。 方法：基于白矮星污染观测推导的50%发生率假设，我们构建了银河系内环绕DWDs运行的P型巨型系外行星与褐矮星的合成星群。具体通过将具有不同质量及轨道间距特征的亚恒星天体群体注入LISA任务提案采用的DWDs星群来实现。随后采用费希尔矩阵分析法测算这些三体系统中能被LISA检测到周期性多普勒频移引力波扰动的数量。 结果：我们报告了不同质量与半长轴分布组合下LISA可探测的环双星行星（CBPs）及褐矮星数量。针对标准任务周期内观测结果，分别对应悲观（3/14次）与乐观（83/2218次）情景下的CBPs（褐矮星）探测数量。这些探测目标随底层DWDs分布遍布银河系，且更集中于具有更高LISA信噪比及更短轨道周期的DWDs系统。最后表明若将LISA任务延长四年，两种情景下的探测数量都将翻倍以上。 结论：研究结果展现了探测主序后系外行星与褐矮星的良好前景，证明引力波可验证这些天体在整个银河系的存在。LISA的探测将深化我们对系外行星在宿主星经历极端演化阶段后生存状态的认识，阐明恒星晚期是否会出现新的行星形成阶段。该方法与太阳系区域的电磁学研究形成强力互补，为研究全银河系乃至本星系群邻近星系的行星与褐矮星开启了新窗口。
关键词： 引力波、行星与卫星：探测、白矮星、行星与卫星：气态巨行星、棕矮星
更新于2025-09-23 15:19:57
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MOPSS. I. 热木星WASP-4 b和WASP-52b的平坦光学光谱
摘要： 我们展示了密歇根光学行星光谱巡天（MOPSS）的首批成果，该项目旨在建立一个通过统一方法观测、处理和分析的光学行星透射光谱数据库，以推动系外行星的比较研究。我们讨论了研究方法，并呈现了使用麦哲伦·巴德6.5米望远镜观测的前两个目标结果：热木星WASP-4b的一次凌星事件和热土星WASP-52b的两次凌星事件。两个目标均呈现平坦无特征的光谱，表明存在气溶胶。研究发现两颗行星的云层顶高度必须不低于10??巴。对于WASP-52b，我们还分析了恒星黑子对透射光谱的影响，包括未被掩食的黑子以及位于恒星边缘影响光变曲线边缘暗化参数的黑子。我们探讨了该计划在即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜时代中的价值。
关键词： 行星与卫星：个体（WASP-52b、WASP-4b）、行星与卫星：气态巨行星、行星与卫星：大气层、恒星黑子、行星与卫星：成分
更新于2025-09-23 20:15:52
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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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类太阳系年轻直接成像系外行星类比体中的甲烷
摘要： 我们在VHS 1256 b和PSO 318.5这两个低重力、红色晚型L矮星的R~1300、L波段光谱中检测到了甲烷信号——这两颗天体与HR 8799行星系统具有相同的颜色特征。这些光谱显示出微弱的甲烷吸收特征，表明VHS 1256 b和PSO 318.5的光球层处于化学非平衡状态。直接成像的系外行星在色-光度图上通常比场星年龄的褐矮星群体具有更红的近红外颜色。这些处于L型到T型过渡阶段的天体表现出甲烷吸收减弱及光球云层的证据。相较于H波段和K波段，L波段（3微米-4微米）光谱能为具有类似有效温度的褐矮星及直接成像系外行星提供更强的甲烷丰度约束。结合近红外光谱数据，L波段扩展了传统波长覆盖范围，增进了我们对大气云层结构的认知。模型对比显示，较强的垂直混合运动与光球云层可以解释VHS 1256 b和PSO 318.5的分子吸收特征及连续谱。我们还讨论了这项工作对未来系外行星观测仪器及詹姆斯·韦伯太空望远镜观测的启示意义。
关键词： 恒星：个别天体（VHS J125601.92–125723.9b、PSO J318.5338–22.8603）、行星与卫星：气态巨行星、褐矮星、行星与卫星：大气层
更新于2025-09-04 15:30:14
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LEECH系外行星成像巡天：保守假设下行星出现率的限制
摘要： 我们展示了迄今为止规模最大的L′波段（3.8微米）系外行星直接成像巡天项目——大型双筒望远镜干涉仪外尘埃盘与系外行星联合搜寻计划（LEECH）的研究成果。该巡天观测了98颗光谱类型从B型到M型的恒星。相较于短波长观测，冷行星在L′波段释放更大比例的辐射通量，这使得LEECH在探测低质量、年老及冷启动型巨行星方面具有优势。我们在目标选择上更注重距离而非恒星年龄，探测的物理间隔小于其他直接成像巡天项目。对于FGK型恒星，LEECH的性能超越多项先前研究，在约20天文单位内对热启动型行星出现频率给出了更严格的限制。针对光度较低、冷启动型的行星，LEECH为FGK型恒星周围约20天文单位内的巨行星频率提供了最优约束。直接成像巡天结果对演化模型选择（如热启动或冷启动）以及关于行星分布形态（特别是径向范围）的显性/隐性假设高度敏感。当假设行星分布延伸至远超典型原行星盘尘埃半径（?50天文单位）的极远分离区域，且仅采用热启动模型时，可能得出人为压低的行星出现频率上限。我们采用冷启动模型及不超过典型原行星盘尘埃半径的行星种群分布，给出了保守的上限估计：发现?90%的FGK型恒星系统可能在5至50天文单位范围内存在7-10倍木星质量的行星。该上限表明该质量范围内的行星普遍存在仍具可能性。
关键词： 行星系统、技术：高角分辨率、行星与卫星：气态巨行星、恒星：成像
更新于2025-09-04 15:30:14