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HARPS南方系外行星搜寻计划
摘要： 背景：我们利用安装在智利拉西拉欧洲南方天文台3.6米望远镜上的HARPS阶梯光栅光谱仪，对八颗恒星进行了径向速度测量。观测数据跨度超过十年，凸显了该仪器的长期稳定性。 目标：我们旨在搜寻HD 20003、HD 20781、HD 21693、HD 31527、HD 45184、HD 51608、HD 134060和HD 136352周围可能存在的行星，以增加已知行星系统数量，从而更好地约束系外行星统计特征。 方法：在初步阶段使用广义Lomb-Scargle周期图寻找信号后，我们对所有信号进行细致分析，区分真实行星与恒星活动及仪器系统误差产生的信号。最终通过系外行星数据分析中心（DACE网络平台）提供的高效MCMC方法完成所有行星的确认检测，并在必要时采用模型比较法。 结果：我们共报告发现二十颗新发现的超级地球至海王星质量级行星（最小质量介于2至30个地球质量之间，轨道周期为3至1300天），这些行星存在于包含2-4颗行星的多重系统中。通过将CORALIE和HARPS对HD20782的测量数据与已发表数据结合，我们还改进了对这颗HD 20781视觉伴星周围极端偏心木星的表征。
关键词： 技术：径向速度法；恒星：一般性质；方法：数据分析；技术：光谱学；行星系统
更新于2025-09-22 13:35:36
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VLT行星探测器SPHERE的性能
摘要： 背景：甚大望远镜（VLT）的新型系外行星搜寻设备——高对比度系外行星光谱偏振研究仪（SPHERE）近日在帕瑞纳天文台完成首次观测。这台专门用于直接探测行星的仪器包含可见光波段偏振相机（苏黎世成像偏振仪ZIMPOL），以及两个近红外子系统：红外双光束成像光谱仪（IRDIS，兼具成像、偏振测量和长缝光谱功能的多用途相机）和积分视场光谱仪（IFS）。 目标：我们展示了实验室集成验证阶段注入合成行星后所获数据的分析结果。由于实验室环境无法实现连续视场旋转，本分析采用不依赖角度微分成像（ADI）技术的数据处理方法。 方法：通过模拟实验，我们使用仪器点扩散函数（PSF）及L/T型天体的模型光谱（其对比度相对于宿主恒星进行缩放）。在IRDIS经过光谱微分成像（SDI）处理、IFS经过光谱解卷积（SD）或主成分分析（PCA）数据处理后，我们评估了伴星信噪比与测光误差、天体测量误差的关联。 结果：分析表明，例如一颗1200万年历史、质量约10倍木星（MJup）、半长轴9-10天文单位（AU）的β绘架座b行星，IRDIS可检测到0.16星等的测光误差和1.1毫角秒（mas）的相对天体测量位置误差；IFS则能获取每个通道约0.15星等误差棒的光谱及0.6毫角秒的天体测量相对位置误差。对于更暗弱的天体如HR 8799d（27AU处13MJup的行星），IRDIS可获得3毫角秒的相对天体测量误差。
关键词： 技术：成像光谱学、行星系统、仪器：光谱仪、方法：数据分析、仪器：高角分辨率
更新于2025-09-22 22:32:03
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使用TNG望远镜上的HARPS-N光谱仪进行的GAPS计划
摘要： 目的：我们使用HARPS-N光谱仪观测τ Boo系统，以测试一种旨在联合研究星震学、行星轨道及恒星-行星磁相互作用的新观测策略。 方法：我们在11个近乎连续的夜晚进行了高频率观测，并通过专用软件对每晚的原始FITS文件进行平均处理。由此获得高信噪比光谱，用于研究Ca II H&K谱线的变化，同时获取不受恒星振荡影响的径向速度值，且未丢失振荡信息。我们开发了专用软件构建新的定制掩模，用于改进HARPS-N流程中的径向速度测定并开展光谱分析。 结果：我们更新了该行星的星历表，并展示了恒星双星伴星引起的加速度效应。关于恒星活动变化的结论表明观测时段内存在高纬度光斑。色球层活动与行星轨道相位的相关性仍不明确。在径向速度时间序列中检测到类太阳振荡：我们估算了星震学参数，发现其与理论预测高度吻合。恒星模型推算出τ Boo年龄为0.9±0.5亿年，并进一步将恒星质量限定为1.38±0.05倍太阳质量。
关键词： 行星系统、技术：光谱学、恒星：活动性、恒星：个体：τ Boo（牧夫座τ星）、星震学
更新于2025-09-22 22:42:59
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CARMENES项目：搜寻M型矮星周围的系外行星
摘要： 我们宣布发现了两颗围绕低质量恒星Ross 1020（GJ 3779，M4.0V）和LP 819-052（GJ 1265，M4.5V）运行的行星伴星。该发现基于CARMENES可见光波段径向速度（RV）观测数据分析，这是其针对M型矮星系外行星调查的一部分。对于GJ 1265，CARMENES观测数据还结合了HARPS公开的多普勒测量数据。数据显示每颗恒星各有一颗性质极为相似的行星伴星：GJ 3779 b和GJ 1265 b的最小质量分别为8.0±0.5 M⊕和7.4±0.5 M⊕，轨道偏心率较低，公转周期分别为3.023±0.001天和3.651±0.001天。RV数据中发现的约3天周期信号在任何光谱活动指标中均无对应表现。此外，我们收集了两颗宿主恒星的现有测光数据，证实约95天周期的额外多普勒变化可归因于恒星自转。将这些行星加入已知M型矮星行星的质量-周期图显示，2-5 M⊕范围内的短周期低质量行星存在缺失的双峰分布。这也表明目前通过RV和凌日技术在M型恒星周围探测到的超级地球（>5 M⊕）通常存在于单行星主导的系统中。
关键词： 技术：径向速度法；恒星：晚型恒星；行星系统；恒星：低质量恒星
更新于2025-09-22 22:55:09
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利用直接观测仪器对系外行星大气进行光谱偏振特征分析的可行性
摘要： 背景：对系外行星反射光进行光谱偏振测量有望成为探测大气成分与结构的强大方法。 目标：我们旨在评估使用30-40米级地基望远镜上的高对比度偏振仪器搜寻水蒸气光谱偏振特征的可行性。 方法：考虑三类误差：(a)正交偏振态效率差异导致的误差；(b)散斑噪声引起的误差；(c)恒星散射星光的光子噪声引起的误差。通过解析推导的误差公式，我们估算了可实现水蒸气可行光谱偏振探测的行星数量。 结果：计算表明，对5至14颗已知行星进行有效的水蒸气光谱偏振搜索是可行的。利用极大望远镜和直接观测光谱偏振仪，可实现系外行星大气层的光谱偏振特征描述。
关键词： 仪器：偏振计，技术：偏振测量技术，行星系统
更新于2025-09-22 23:30:47
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利用近红外光谱技术对凌日系外行星进行特征分析
摘要： 背景：我们提出一种利用近红外高分辨率光谱仪观测系外行星凌星现象的方法。 目标：旨在建立一套稳健的数据分析方法，用于从近红外宽波段凌星系外行星中恢复其大气透射光谱。 方法：通过采用逆向求解法，结合恒星模型与地球大气透射光谱，该方法能以高精度在宽波段范围内恢复凌星系外行星的大气透射率。我们阐述了该方法的原理，并通过模拟观测进行了验证。 结果：该方法能以足够高的精度恢复透射光谱，从而识别O?、CH?、CO?和H?O等分子的吸收特征。对于木星大小的系外行星，在8米级望远镜配合高分辨率光谱仪（R>20,000）单次凌星观测中即可达到所需信噪比；而对于地球大小及超级地球类行星（凌食K型或M型矮星），在少于10次凌星观测期间也能实现该精度。我们还分析了潜在误差来源以证明该方法的稳健性。 结论：利用该套方案探测并表征木星类行星及更小的岩质行星大气层具有良好前景。
关键词： 方法：数据分析、红外：行星系统、行星与卫星：大气层、技术：光谱学
更新于2025-09-23 14:55:47
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基于地面的WASP-5b昼侧近红外辐射探测
摘要： 背景：通过观测热木星的二次食现象，可以测量行星大气层的昼侧热辐射。结合地基近红外观测与太空望远镜的长波段观测，能够约束大气的温度结构与化学成分。 目标：本研究旨在利用J、H、K近红外波段，探测围绕G4V型恒星每1.6天公转的高辐照致密热木星WASP-5b的热辐射，通过光谱能量分布约束其温度-压力剖面并研究能量收支。 方法：使用MPG/ESO 2.2米望远镜的GROND仪器，同步观测WASP-5b在J、H、K波段的两次二次食事件。首次采用点头模式观测，第二次采用凝视模式。通过建模掩食光变曲线获取各波段流量比，并与大气模型进行比对。 结果：在凝视模式下于J和K波段检测到WASP-5b的热辐射，测得J波段行星-恒星流量比为0.168+0.050?0.052%（对应亮温2996+212?261 K），K波段为0.269±0.062%（对应亮温2890+246?269 K）。H波段未检测到热辐射，3σ上限为0.166%（对应最高温度2779 K）。综合结果表明，在这些波段探测的行星昼侧大气深层存在约2700 K的近似等温剖面。结合探测更高层（约1900 K）的斯皮策数据，联合数据集覆盖的压力范围内排除了逆温层存在。富氧模型无法解释全部数据，富碳模型虽拟合良好但违背能量平衡。因存在不可消除的系统误差，未采用点头模式观测数据。本研究经验再次验证先前结论：系外行星观测更适合采用凝视模式而非点头模式。
关键词： 红外线：行星系统，恒星：个体：WASP-5，技术：测光法，行星与卫星：大气层，掩星现象
更新于2025-09-10 09:29:36
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一种计算球对称恒星大气模型中临边昏暗系数的新方法：TESS、开普勒、CoRoT和MOST空间任务
摘要： 目的：在处理具有球对称性的恒星大气模型时，肢体暗化系数面临的最大难题之一是难以同时精确调整边缘区域与中心区域。特别是对于大多数模型而言（具体取决于有效温度Teff、表面重力log g或波长），边缘下降区域的拟合效果欠佳。即便采用四项定律，这种偏差依然存在。本文提出一种新方法，能显著提升对边缘和中心区域的描述精度，使用户能在系外行星凌星、食双星等天体环境中更准确地测试球对称恒星大气模型。 方法：本方法原理简明。区别于传统做法（需考虑所有μ点进行拟合），我们仅选取各模型下降临界点（μcri）之前的数据点。自该临界点起强制设定强度条件I(μ)/I(1)=0。所有计算均采用最小二乘法完成。 结果：通过新方法获得的系数能良好重现PHOENIX球对称模型（COND和DRIFT）的强度分布，适用于TESS、开普勒、CoRoT及MOST等空间任务的光度测量系统。计算覆盖局部重力2.5≤log g≤6.0与有效温度1500K≤Teff≤12000K的范围。这些新型球对称系数可便捷适配主流光变曲线合成代码。
关键词： 行星系统，双星：食双星，恒星：大气层
更新于2025-09-10 09:29:36
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对HD 17156恒星-行星相互作用的协同X射线与光学观测
摘要： 大量近轨道木星大小的系外行星引发了能否检测到恒星-行星相互作用（SPI）效应的疑问。我们将研究重点放在拥有高偏心轨道木星质量行星的HD 17156系统上。本文展示了XMM-牛顿望远镜观测数据及与HARPS-N光谱仪为期五个月的光学协同观测结果。当该行星接近远星点时我们使用XMM-牛顿进行了观测，随后在其下一次近星点通过时与HARPS-N几乎同步进行了观测。仅在近星点观测期间获得了明确的（5.5σ显著性）X射线探测信号，同时伴随RHK′色球层指数的显著上升。我们讨论了两种可能的活动增强情景：磁重联与耀斑活动，或行星潮汐剥离物质被恒星吸积。无论如何，这可能是首次捕捉到的磁SPI效应实际作用证据。
关键词： 恒星：晚型，恒星：个别天体（HD 17156），X射线：恒星，恒星：活动性，行星系统，恒星：日冕
更新于2025-09-10 09:29:36
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系外行星反射恒星光通量与偏振相位曲线中的系外卫星痕迹
摘要： 背景：探测系外行星的卫星是当前及未来天文台的主要目标。人们怀疑卫星会影响类地系外行星的宜居性，而位于恒星宜居带内的气态系外行星可能拥有丰富多样的卫星，可作为寻找地外栖息地的目标。系外卫星会对系外行星信号产生影响，但以现有方法几乎无法探测。 目的：我们识别并分析了在边缘视角下，类地系外行星与其空间不可分辨的卫星在所有相位角范围内反射的恒星光总通量与偏振通量的时变特征，重点研究其中系外卫星的痕迹。 方法：通过计算行星-卫星系统沿轨道运行时反射的恒星光总通量、线偏振通量及线偏振度P，考虑行星与卫星盘面可见度的时变特性，并纳入相互凌星与相互食效应的影响。所有计算均针对450纳米波长。 结果：总通量F会因行星与卫星的凌星和食现象呈现规律性凹陷；偏振度P则会因行星凌星和卫星食出现规律性峰值，且在卫星凌星与行星食期间可能发生增强或轻微减弱。F和P的变化取决于行星与卫星的半径、反照特性及轨道参数，其幅度约为平滑背景信号的十分之一量级。典型凌星或食事件持续数小时。 结论：行星-卫星系统反射的太阳光F和P中会显现由行星与卫星凌星及食效应导致的系外卫星痕迹，这些特征可通过系外行星通量/偏振相位函数进行搜寻。
关键词： 方法：数值计算、行星与卫星：探测、行星系统、偏振、辐射传输
更新于2025-09-10 09:29:36