Models of Polarized Light from Oceans and Atmospheres of Earth-like Extrasolar Planets
海洋表面的镜面反射光或闪光可能为研究太阳系外的类地行星提供有用的观测工具。对海面闪光的探测将区分那些与地球相似的海洋类地行星和其他类地太阳系外行星。海面闪烁和大气瑞利散射的亮度和偏振度都是太阳系外行星相位角的强函数。我们修改的双向反射率的解析表达式先前验证的地球卫星图像占海面反射和大气中的瑞利散射的分数线偏振。我们将我们的模型与地球的总可见光和线性偏振度进行比较，如在月球或地球照的灰白色光中观察到的那样。我们预测的空间集成的反射光及其偏振度的昼夜周期和轨道相位的地球和类地行星的各种想象类型的功能。类地行星的偏振反射率的差异可能会大大增加此类行星在其主星眩光下的可探测性。最后，海洋表面的闪光可能为绘制太阳系外行星上海洋和大陆之间的边界提供了一种实用的方法。
2006-10-17 astro-ph
Volatile-Rich Earth-Mass Planets in the Habitable Zone
小行星不一定是类地行星。在雪线之外形成的行星质量太小，无法快速产生气体吸积（<10个地球质量），应该富含挥发性冰，如水和氨。这些行星中的一些应该通过与拱星盘或其他行星的相互作用而向内迁移。这样的天体可以保留它们的挥发物数十亿年或更长的时间在~1 AU，因为它们的大气经历缓慢的流体动力学逃逸。这些物体可能会出现在未来的太阳系外地球类似物调查中。
2003-08-28 astro-ph
The HARPS search for southern extra-solar planets. XIII. A planetary system with 3 Super-Earths (4.2, 6.9, & 9.2 Earth masses)
本文报道了一个由三颗超级地球组成的行星系统绕HD 40307的探测。HD 40307是一颗K2 V缺金属恒星，距离只有13秒差距，是HARPS GTO高精度行星搜索计划的一部分。这三颗行星在圆形轨道上的最小质量分别为4.2、6.9和9.2地球质量，周期分别为4.3、9.6和20.5天。周期最短的行星是迄今为止发现的绕主序星运行的最轻的行星。通过135个非常高质量的HARPS观测结果完全保证了对相应的低幅度诱导径向速度变化的检测，这些观测结果由仅为0.85 m/s的3-开普勒解周围的径向速度残差所示。活动和平分线指标排除了恒星内在起源的任何重大扰动，这支持行星解释。与大多数行星宿主星相反，HD 40307具有显著的亚太阳金属丰度（[Fe/H]=-0.31），进一步支持了已经提出的可能性，即与气体巨行星相比，非常轻的行星可能对宿主星的金属丰度有不同的依赖性。除了靠近中心恒星的3颗行星外，径向速度残差的微小漂移揭示了系统中存在另一颗伴星，其性质仍然未知。
2008-06-27 astro-ph
Chances for earth-like planets and life around metal-poor stars
我们讨论了在贫金属环境中形成类地行星的困难，例如在星系晕（波普II），麦哲伦云和早期宇宙中普遍存在的困难。我们认为，由于可用的重元素较少，类地行星将比我们的太阳系（太阳金属丰度）更小，质量更低。这样的行星可能无法维持我们所知道的生命。因此，宇宙中存在非常古老的生命形式的机会很小，金属含量的阈值（1/2太阳能？）生命起源于足够大的类地行星
2003-01-06 astro-ph
The Use of Transit Timing to Detect Extrasolar Planets with Masses as Small as Earth
未来对凌日系外行星的调查，包括基于空间的开普勒任务（Borucki等人，2003年），预计将探测到数百颗木星质量的行星和数十颗类地质量的行星。对于这些新发现的行星中的许多行星，连续凌日之间的间隔将以0.1- 100分钟的精度测量。我们表明，这些定时测量将允许检测系统中的其他行星（不一定是过境），通过它们与过境行星的引力相互作用。过境时间的变化取决于额外行星的质量，在某些情况下，地球质量的行星将产生可测量的影响。
2004-12-01 astro-ph
The Search for other Earths: limits on the giant planet orbits that allow habitable terrestrial planets to form
气体巨行星比类地行星更容易在其他恒星周围被探测到，并且被认为比类地行星形成得更快。因此，在有巨行星的系统中，类地行星形成的后期阶段受到巨行星动力学存在的强烈影响。因此，对巨行星轨道的观测可能会限制那些可能存在宜居的类地行星的系统。我们提出的结果460 N-体模拟地球吸积从磁盘的月球到火星大小的行星胚胎。我们有系统地改变一个1.6和6天文单位之间的质量巨大的行星的轨道半长轴，和0和0.4之间的离心率。我们发现，对于类太阳恒星，大约2.5 AU内的巨行星抑制了宜居带中0.3个地球质量行星的生长。如果行星从2-2.5 AU的富含挥发物的胚胎中吸积水，那么富含水的可居住行星只能在超过3.5 AU的巨行星系统中形成。具有显著轨道偏心率的巨行星抑制吸积和水输送。目前大多数太阳系外巨行星样本似乎不太可能形成可居住的行星。
2006-05-04 astro-ph
Rapid Formation of Icy Super-Earths and the Cores of Gas Giant Planets
我们描述了一个凝聚模型，导致快速形成的超级地球和气体巨行星的核心。碰撞碎片与气体盘的相互作用是这个模型的关键要素。气体夹带着小的碰撞碎片，这些碎片迅速沉降到磁盘中平面。原行星吸积这些碎片，并在大约100万年的时间里增长到至少1个地球质量。我们的模型解释了太阳系中行星的质量分布，并预测超级地球比低质量磁盘中的气体巨星更频繁地形成。
2008-11-28 astro-ph
Planet formation around low mass stars: the moving snow line and super-Earths
我们发展了一个低质量恒星在主序星前收缩阶段形成行星形成的半解析模型。在这个演化过程中，恒星磁层维持着内盘半径和恒星半径之间的固定比例。当恒星在恒定的有效温度下收缩时，分隔岩石行星形成区域和冰冷行星形成区域的“雪线”向内移动。这一过程使冰冷的原行星迅速形成，在恒星到达主序星之前碰撞并合并成超级地球。这些超级地球的质量和轨道与最近微透镜实验中检测到的超级地球一致。
2006-09-06 astro-ph
A limit on the presence of Earth-mass planets around a Sun-like star
我们提出了一个综合分析所有公开的，可见的HST观测行星HD 209458b的过境。我们推导出凌日时间、行星半径、倾角、周期和星历。然后，凌日时间被用来限制系统中次级行星的存在。我们发现，在低阶平均运动共振中，可以排除地球质量附近的行星，而在内部2：1共振中，可以排除小于地球质量的行星。我们还提出了一个综合分析的渡越时间和68高精度径向速度测量系统。这些结果进行比较的约束，可以放置在二级行星的理论预测。
2006-10-05 astro-ph
The Stability of the Orbits of Earth-mass Planets in and near the Habitable Zones of Known Exoplanetary Systems
在2003年5月确认的93个主序星系外行星系统中，我们已经证明了9个样本中的大多数的宜居带（HZ）的各种限制区域中，地球质量的行星可以生存。在将我们的结果初步外推到其他系统时，我们估计93个系统中大约有三分之一可能在其HZ的某个地方拥有地球质量的行星。显然，这些系统应该在类地行星探索的目标清单上名列前茅。我们已经得出了这一结论，通过发射假定的地球质量的行星在不同的轨道，并遵循他们的命运与混合变量辛积分。
2003-05-27 astro-ph
Planet formation around stars of various masses: Hot super-Earths
我们考虑的趋势，从两个形成机制的短周期超级地球：行星-行星散射和迁移。我们模拟的情况下，这些行星起源于雪线附近的“冷手指”拱盘。低质量行星-行星散射激发行星低近星点轨道只有低质量的恒星。由于长时间的循环，这些行星居住在长周期的偏心轨道上。更近的形成区域意味着通过迁移到达短周期轨道的行星在低质量恒星周围最常见。当行星质量超过1太阳质量时，它们的质量足以在气体盘消散之前迁移到接近的轨道上，这就超过了气体巨星形成的临界质量。因此，对于通过迁移形成的短周期超级地球，存在一个恒星质量上限。如果盘的质量是按幂律分布的，行星的频率会随着金属丰度的增加而增加，因为大多数盘的质量都很低。对于分布在相对高质量周围的盘质量，行星频率随着金属丰度的增加而降低。当冰冷的行星迁移时，它们引导内部的物体向恒星移动，这些物体的质量会增加到大约1个地球。与冰冷的迁徙者相比，幸存的牧羊行星是岩石的。在到达短周期轨道时，行星会经历蒸发过程。最近的行星可能会变成岩石或冰核。低质量恒星的EUV光度较低，因此蒸发水平随着恒星质量的降低而降低。
2008-04-15 astro-ph
Origin and Ubiquity of Short-Period Earth-like Planets: Evidence for the Sequential-Accretion Theory of Planet Formation
气体巨行星的形成被认为是在传统的连续吸积范式中固体核心的出现之前。这一假设意味着，类地行星的存在可以从气态巨星的探测中推断出来。引力不稳定性（以下简称GI）模型不能做出类似的预测，该模型假设气体巨星（以下简称巨星）是由类似于其宿主恒星的气体碎片坍缩形成的。我们提出了一个观测测试的决定占主导地位的行星形成通道。基于序贯吸积（SA）模型，我们确定了几种可能的途径，这些途径可能导致在短周期或孤立偏心巨星以及包含中间周期共振巨星的恒星周围大量形成接近地球质量（$M_\oplus$）的行星（以下称为接近地球）。相比之下，这些近距离的地球预计不会形成在巨星通过GI迅速起源的系统中。作为一个具体的例子，我们认为SA过程导致了GJ 876周围7.5 $M_\oplus$行星的形成，并预测它可能有一个大气层和包层，富含O $_2$和液态水。对这些行星普遍存在的评估将导致1）第一个可居住的类地行星的探测，2）行星形成的主导模式的验证，3）对地球上的恒星的比例的估计，以及4）生物标记签名的修改。
2005-08-13 astro-ph
Detecting Earth-Mass Planets with Gravitational Microlensing
我们表明，地球质量的行星轨道恒星在银河系的磁盘和凸起可以检测到通过监测微透镜恒星在银河系的凸起。这颗恒星和它的行星就像一个双星透镜，产生的光变曲线可能与恒星本身的光变曲线有很大的不同。我们表明，当光变曲线计算中包含实际的源星尺寸时，对于小至地球质量的行星质量，行星信号仍然可以检测到。如果这些行星位于“透镜区”，则可以探测到它们，“透镜区”的中心距离透镜星1到4 AU，距离约为2倍。如果我们要求与标准点透镜微透镜光变曲线的最小偏差为4%，那么我们发现，在透镜区中超过2%的$\mearth$行星和10%的$10\mearth$行星可以被探测到。如果三分之一的透镜没有行星，三分之一有$1\mearth$行星，剩下的三分之一有$10\mearth$行星，那么我们估计，一个积极的地面微透镜行星搜索计划每年可以找到一个地球质量的行星和六个$10\mearth$行星。
1996-03-30 astro-ph
Considerations for the habitable zone of super-Earth planets in Gliese 581
我们评估了行星Gliese 581 c和d位于宜居带内的可能性。与我们的太阳系类似，我们使用宜居带的经验定义。我们包括假设，如行星气候，和大气环流的重力锁定同步旋转。根据不同的情况，我们认为格利泽581中的两颗行星都可能发展出适合宜居带的条件。在一个类似地球的环境中，如果产生100 K温室效应的大气层能够发展起来，行星d可能处于一个宜居带内。如果行星被引力锁定，行星c可能会发展出大气环流，使其达到与表面液态水存在相一致的温度，这反过来又可以支持生命。
2007-09-10 astro-ph
Formation of Earth-like Planets During and After Giant Planet Migration
近距离巨行星被认为是在行星系统的寒冷外部区域形成的，并向内迁移，穿过我们太阳系中类地行星所占据的轨道参数空间。我们提出了一个迁移的巨行星上的原行星材料盘和随后的行星系统的演化的影响的动力学模拟。我们数值研究了超过2亿年的迁移后行星系统的动力学模型，其中包括一个迁移的巨行星，一个迁移的巨行星和一个非迁移的巨行星，并排除了气体盘的影响。在迁移的巨行星前面被移动的平均运动共振引导的物质会吸积到“热地球”中，但这些天体的生存强烈依赖于动力学阻尼。此外，被巨行星向外散射的大量物质在高度兴奋的轨道上幸存下来;这些散射体的轨道在剩余的吸积时间内被气体阻力和动力学摩擦阻尼。在所有的模拟中，地球质量的行星在大约1亿年的时间尺度上增生，通常轨道在宜居带。这些行星的质量和含水量各不相同，随着气体盘的存在而增加，随着外部巨行星的存在而减少。我们使用缩放参数和以前的结果来推导出一个简单的配方，该配方限制了哪些巨行星系统能够在宜居带中形成和容纳类地行星，表明大约三分之一的已知行星系统可能是宜居的。
2007-01-02 astro-ph
Resolving the Microlens Mass Degeneracy for Earth-Mass Planets
在所有的行星发现技术中，微透镜可能是对地球质量行星最敏感的。然而，微透镜光变曲线一般只产生行星-恒星的质量比：质量本身是不确定的几个因素。为了确定行星的质量，我们必须测量“微透镜的视差”和源透镜的相对自行。在这里，我们提出了一种新的方法来测量微透镜质量的类地行星。我们表明，只有一个温和的调整，以拟议的轨道的专用卫星发现的事件，并结合从地面观测计划的观测，行星质量可以定期测量。发现这些事件的专用卫星将自动测量自行和“矢量微透镜视差”的一个投影。如果卫星被放置在L2轨道上，或围绕地球的高度椭圆轨道上，地球-卫星基线足以测量矢量微透镜视差的第二投影，该投影来自当源经过由行星引起的焦散结构时从地球和卫星看到的光变曲线的差异。这就完成了质量测量。
2003-05-23 astro-ph
Orbital Stability of Earth-Type Planets in Binary Systems
在所有已知的恒星系统中，大约有一半的恒星由两颗或更多的恒星组成，这对这些系统中任何行星的轨道稳定性都有重大影响。在这里，我们研究的发病不稳定的地球型行星，是一个二元系统的一部分。我们的调查利用以前的分析工作，允许描述行星运动的允许区域。这使我们能够建立一个标准的轨道稳定性的行星，可能是有用的背景下，未来的观测和理论研究。
2007-12-19 astro-ph
Orbital perturbations on transiting planets: A possible method to measure stellar quadrupoles and to detect Earth-mass planets
最近在HD 209458恒星中发现的行星凌日，以及随后用哈勃太空望远镜对凌日光变曲线的高精度观测，令人鼓舞地寻找可能引起光变曲线微小变化的任何现象。在这里，我们考虑的效果的四极矩的母星和可能的第二颗行星扰动轨道的过境行星。这两种现象都会引起轨道平面和行星近星点的岁差，从而导致凌日的持续时间和周期的长期变化。对于一颗0.05天文单位的凌日行星，无论是类似于太阳的四极矩，还是半长轴约为0.2天文单位、相对倾角接近最佳45度的类地行星的引力牵引，都会导致凌日持续时间的导数约为每年1秒。
2001-11-12 astro-ph
Biosignatures from Earth-Like Planets Around M Dwarfs
耦合的一维光化学气候计算已经完成了假设的类地行星周围的M矮星。这些行星的可见光、近红外和热红外合成光谱被生成，以确定未来的天基望远镜可能观测到哪些生物特征气体。我们的恒星样本包括两个观测到的活跃M矮星，AD Leo和GJ 643，以及三个静止的模型星。这些恒星在紫外线中的光谱分布在这些行星上产生了不同的光化学。因此，生物气体CH4、N2O和CH3Cl的寿命和混合比都比地球上长得多，这使得它们有可能被太空望远镜观测到。在活跃的M星行星上，形成了一个类似于地球的臭氧层，导致了与地球相似的光谱特征。在一颗行星的大气中同时检测到O2（或O3）和还原气体被认为是生命存在的有力证据。环绕M星的行星可能是寻找此类证据的好地点。
2005-10-07 astro-ph
Could the 47 UMa Planetary System be a Second Solar System: predicting the Earth-like planets
利用Fischer等提出的最佳轨道解的行星构型，对47 UMa的动力学结构进行了数值模拟，系统地研究了47 UMa在0.05 AU $\leq a \leq 2.0$ AU区域内类地行星的存在性，并探讨了系统中的行星堆积几何和特洛伊行星.在模拟中，我们发现，“热地球”在0.05 AU $\leq a < $ 0.4 AU可以动态生存至少100万年。类地行星最终可以在系统中的平均运动共振（MMR）区域（例如，3：2 MMR）与内在的伴侣。此外，我们发现2：1和3：1共振是在稳定的边缘，而5：2 MMR是不稳定的。此外，2：1 MMR在混沌运动和规则运动之间划出了一条明显的分界线，在内部，大部分轨道可以存活，在外部，它们大多在轨道演化中丢失。在动力学意义上，最有可能的宜居环境候选者是轨道在0.8 AU $\leq a < 1.0$ AU和1.0 AU $ < a < 1.30$ AU（除了几个不稳定的情况）之间的类地行星，它们的离心率相对较低。具有低偏心率和倾角的特洛伊行星可以长期维持在两个大质量行星的三角形平衡点上。因此，47 Uma行星系统可能与我们的太阳系非常相似。
2005-06-26 astro-ph
A ~5 M_earth Super-Earth Orbiting GJ 436?: The Power of Near-Grazing Transits
目前发现的大部分系外行星的质量与木星相似，因此被认为是气态物体。随着人们对发现低质量行星的兴趣越来越大，一些所谓的超级地球（1M_earth <M<10M_earth），在M型恒星GJ 436周围可能发现一颗行星，其最小质量为4.7+/-0.6M_earth，真实质量约为5M_earth，这将使它成为迄今为止发现的主序星周围质量最小的行星。这颗行星是通过它对一颗内海王星质量的凌日行星（GJ 436 b）的扰动，通过泵离心率和轨道倾角的变化来识别的。对已发表的径向速度测量结果的分析确实揭示了一个与轨道周期相对应的重要信号，该轨道周期非常接近于与内行星的2：1平均运动共振。凌日接近掠食的性质使它对倾角的微小变化极为敏感。
2008-03-04 astro-ph
A Model of the Temporal Variability of Optical Light from Extrasolar Terrestrial Planets
太阳系外类地行星的表面和大气层散射的光会随着行星的旋转而在强度和颜色上发生变化;由此产生的光变曲线将包含有关行星属性的信息。由于大部分光来自行星表面的一小部分，因此时间通量的变化可能相当显著，$\sim$ 10- 100%。此外，对于无云的类地太阳系外行星模型，表面的质的变化（如海洋部分，冰盖）显着影响光变曲线。云主导着地球的时间变化，但可以在几天内保持一致。与地球的时间变化相反，一个均匀的，多云的行星（如金星）几乎没有通量变化。我们目前的光变曲线为一个未解决的地球和类地模型行星通过改变表面特征计算。这项工作表明，气象变化和自转周期的类地行星可以从光度观测。从给定的光变曲线导出表面性质的逆问题是复杂的，需要更多的研究。
2002-10-12 astro-ph
Microlensing Sensitivity to Earth-mass Planets in the Habitable Zone
微透镜是能够探测太阳系外行星的最有力的方法之一，建议今后进行高监测频率的天基调查，以探测大量地球质量的行星。在本文中，我们将研究未来微透镜巡天对位于宜居带的地球质量行星的敏感性。为此，我们估计地球质量的行星，将位于其母星的宜居带的比例进行详细的模拟微透镜事件的基础上的物理和动力学分布和质量函数的银河系物质的标准模型。从这次调查中，我们发现，在总的可探测的地球质量的行星调查，那些位于宜居带将包括不到1%，即使在不太保守的定义下的宜居带。我们发现灵敏度低的主要原因是，在大多数情况下，微透镜行星探测效率达到最大（透镜区）时的预计恒星-行星间距远大于宜居带的中值。我们发现，宜居带的中值半径与透镜带的平均半径之比大致表示为$d_{\rm HZ}/r_{\rm E}\sim 0.2(m/0.5 M_\odot)^{1/2}$。
2006-01-31 astro-ph
The HARPS search for southern extra-solar planets V. A 14 Earth-masses planet orbiting HD 4308
我们在这里介绍了一个非常轻的行星围绕HD 4308的发现和特征。这颗行星绕恒星一周的周期为15.56天。圆径向速度变化呈现出4.1 m/s的微小半振幅，对应于行星的最小质量m2 sin（i）=14.1地球质量。这颗行星是由欧洲南方天文台3.6米望远镜上的HARPS摄谱仪获得的高精度径向速度测量结果揭示的。开普勒解周围的径向速度残差为1.3 m/s，表明HARPS测量的质量非常高。活动和平分线指标排除了恒星内在起源的任何重大扰动，这支持行星解释。与大多数行星宿主星相反，HD 4308有着显著的亚太阳金属丰度（[Fe/H]=-0.31），这增加了一种可能性，即非常轻的行星可能与母星的金属丰度有着不同的耦合，而不是巨大的气态太阳系外行星。与海王星质量的行星一起靠近它们的母恒星，新行星在质量分离参数空间中占据了一个位置，这限制了行星形成和演化理论。在最新的核心吸积模型的背景下，讨论了它们是否可以被认为是蒸发的气态巨行星、冰巨星或超级地球行星的残留物的问题。
2005-10-12 astro-ph
Characterizing Earth-like Planets with Terrestrial Planet Finder
人类历史上第一次有可能探测和研究类地行星。地球行星探测器（TPF）计划于2015年发射，由美国宇航局计划在附近恒星的宜居带中寻找行星并确定其特征。欧空局的达尔文任务也有类似的目标。这两项太空任务的动机是探测太阳系外类地行星的大气层并对其进行光谱表征。特别令人感兴趣的是大气生物标志物-如O2、O3、H2O、CO和CH 4-它们要么是我们所知的生命的标志，对生命至关重要，要么可以为行星的可居住性提供线索。能够测量这些光谱特征的飞行任务也将获得足够的信噪比，以确定其他类地行星的特性。例如，温度和行星半径等物理特征可以从低分辨率光谱中得到约束.此外，行星的特征，如天气、自转速率、是否存在大型海洋或表面冰，以及是否存在季节，都可以从对行星变化的光度测量中得出。我们将审查超越其光谱特征来描述类地行星的潜力。我们还将讨论检测强表面生物标志物的可能性-例如地球在700 nm附近的植被红边-与任何已知的原子，分子或矿物学特征不同。
2002-12-27 astro-ph
An m sin i = 24 Earth Mass Planetary Companion To The Nearby M Dwarf GJ 176
本文报道在M2.5V恒星GJ 176附近发现一颗质量最小为m sin i = 0.0771 M_Jup = 24.5 M_Earth的行星伴星（d = 9.4 pc）。这颗恒星是我们在霍比-埃伯利望远镜（HET）上进行的M矮行星搜索的一部分。探测是基于5年来使用高分辨率光谱仪（HRS）进行的高精度差分径向速度（RV）测量。该行星的轨道周期为10.24 d。因此，GJ 176加入了拥有短周期行星的M型矮星的小样本（但越来越多），其质量最小在海王星质量范围内。低质量行星在M矮星周围可能相对常见，目前的探测可能代表岩石行星群的尖端。
2007-09-06 astro-ph
High-resolution simulations of the final assembly of Earth-like planets 2: water delivery and planetary habitability
类地行星的含水量和可居住性是在它们的最后组装过程中确定的，可能来自一百个1000公里的“行星胚胎”和数十亿个1-10公里的“星子”。“在这个过程中，我们假设富含水的物质是由类地行星通过来自外小行星区域的富含水的天体的撞击而吸积的。我们在五个高分辨率的模拟中分析了水的输送和行星的可居住性，其中包含的粒子比以前的模拟多10倍（Raymond et al 2006 a，Icarus，183，265-282）。这些模拟形成了15颗地球质量从0.4到2.6的类地行星，其中包括5颗位于宜居带的行星。每个模拟中的每个行星都至少增加了地球目前的水预算;大多数都增加了几倍于这个数量（假设没有影响耗尽）。每颗行星都从过去的2.5天文单位中吸积了至少5个富含水的胚胎和星子;大多数都吸积了10-20个富含水的天体。我们提出了一个新的模型，在动态平静的系统中，水输送到类地行星，低偏心率或低质量的巨行星-这样的系统可能是非常常见的银河系。我们认为，水是从几个行星胚胎在一个“击中或错过”的方式和从数以百万计的星子在一个统计上强大的过程中，在可比的数额增加。水含量的变化很可能是由富含水的胚胎数量的波动引起的，也可能是由行星质量和位置以及巨行星特性等系统性影响引起的。
2007-01-04 astro-ph
The HARPS survey for southern extra-solar planets II. A 14 Earth-masses exoplanet around mu Arae
在这封信中，我们发现了一个非常轻的行星伴星mu Ara（HD 160691）。这颗行星每9.5天绕其母星一周，并产生一个正弦径向速度信号，其半振幅为4.1米/秒，是迄今为止探测到的最小多普勒振幅。这些值意味着质量为m2 sini = 14个地球质量。这次探测代表着发现了一颗质量略小于天王星的行星，天王星是我们太阳系中最小的“冰巨人”。这颗行星是否可以被认为是一个冰巨人或超级地球行星的核心吸积和迁移模型的背景下进行了讨论。
2004-09-10 astro-ph
A test for the search for life on extrasolar planets: Looking for the terrestrial vegetation signature in the Earthshine spectrum
我们报告的光谱观测（400至800 nm，R =约100）的Earthshine在2001年6月，7月和10月，从归一化的地球反射光谱已经得出。由此产生的光谱清楚地显示了地球的蓝色，这是由于其大气层中的瑞利散射。它们还显示了氧气、臭氧和水蒸气的特征。我们试图从这些光谱中提取地球植被的特征。在地球大气中测量到了700 nm附近的可变信号（4 ~ 10 +/-3%）。它被解释为是由于植被的红边，预计在700 nm处的地球覆盖度的2%到10%之间，这取决于模型。我们讨论了目前的观察的主要目标：它们的应用程序检测类植物的生物特征的太阳系外行星。
2002-06-18 astro-ph
Detecting Earth-Like Extra-Solar Planets from Antarctica by Gravitational Microlensing
类地太阳系外行星可以用1- 2米级的望远镜利用引力微透镜技术探测到。基本要求是能够对银河系隆起进行连续观测。在南极洲的Dome A或Dome C安装一台望远镜将是非常合适的。这里描述了两种可能的观察策略。一个采用1米可见光（V和I通带）望远镜，另一个采用2米宽视场近红外望远镜。这两台望远镜都可以在几年内粗略测量银河系中类地行星的丰度。还可以对恒星大气进行有用的测量。
2005-08-29 astro-ph
Habitability of Super-Earth Planets around Other Suns: Models including Red Giant Branch Evolution
意想不到的系外行星多样性包括越来越多的超级地球行星，即，质量可达几个地球质量，化学和矿物成分与地球相似的系外行星。我们提出了一个热演化模型的10个地球质量的行星绕恒星像太阳。我们的模型是基于综合系统的方法，它描述了光合生物量生产考虑到各种气候，地球化学和地球动力学过程。这使我们能够确定一个所谓的光合作用维持宜居带（pHZ），这是由行星表面生物生产力的极限决定的。我们的模型考虑了太阳演化期间的主序星阶段和沿红巨星分支所描述的最新的太阳模型。我们得到了一个大的解决方案符合生命的主要可能性。最可能的可居住性被发现为“水世界”。只有质量丰富的水世界才能在红巨星分支的恒星主序星之外实现pHZ型的可居住性。
2008-12-04 astro-ph
An anomaly detector with immediate feedback to hunt for planets of Earth mass and below by microlensing
OGLE 2005-BLG-390 Lb是第一颗冷岩石/冰系外行星，它的发现令人印象深刻地证明了微透镜技术对10 M地球以下太阳系外行星的敏感性。在同一地点的1 M地球行星将提供幅度约为3%和持续时间约为12小时的可检测偏差。早期发现偏差可能会触发更高的采样频率，这将有助于在这种情况下发现一颗地球质量的行星。在这里，我们描述了一个自动化的异常检测器，嵌入到eSTAR系统中，从形成RoboNet-1.0网络的机器人望远镜提供的即时反馈中获益。它在2007年的微透镜观测季节投入使用。作为我们关于行星探测最佳策略的讨论的一部分，我们对集中在高度放大的事件上是否有希望以及在等于爱因斯坦角半径的“共振”角间距中的行星是否最容易被发现给出了一些新的认识。鉴于亚海王星质量的行星可以被认为是常见的周围的主机恒星探测微透镜（优先选择M-和K-矮星），通过200万台望远镜组成的网络可以监测到更多的事件，并且由于优化的策略而提高了对小于5 M地球的行星的探测效率，这使得当前微透镜运动的共同努力有了一个公平的机会来探测地球质量的行星（从地面）在COROT或开普勒任务之前。引力微透镜的探测极限甚至延伸到0.1 M地球以下，但从目前的活动来看，这类行星不太可能被探测到。然而，这些都将在利用宽视场望远镜网络或天基望远镜进行高节奏监测的范围内。
2007-06-18 astro-ph
Towards A Census of Earth-mass Exo-planets with Gravitational Microlensing
利用引力微透镜技术已经发现了13颗系外行星（其中7颗已经发表）。这些行星已经证明，在雪线之外的超级地球（质量高达10个地球质量）是常见的，多个行星系统并不罕见。在本白皮书中，我们介绍了引力微透镜技术的基本概念，总结了当前的发现模式，并概述了未来对包括地球质量行星在内的行星进行全面普查的步骤。在近期（未来5年），我们主张采用现有和升级的望远镜自动跟踪的战略，这将大大提高目前的行星探测效率。在5-10年的中期，我们设想建立一个由宽视场2 m级望远镜组成的国际网络，以发现地球质量和自由浮动的系外行星。从长远来看（10-15年），我们强烈主张空间微透镜望远镜，当与开普勒望远镜结合时，将提供几乎所有分离的行星的完整普查，直到地球质量。这种调查可以作为一个关于欧几里德的科学方案进行，欧几里德是一个带有宽视场成像器的暗能量探测器，已向欧空局的宇宙视觉方案提出。
2008-07-31 astro-ph
Earthshine observation of vegetation and implication for life detection on other planets - A review of 2001 - 2006 works
探测外星生命是未来雄心勃勃的太空任务的目标之一，这些任务旨在直接拍摄类地行星的图像。虽然行星大气层中存在的简单分子（$O_2$，$O_3$，$CO_2$等）已经被确定为可能的全球生物标志物，我们在这里审查的生命的签名从地球表面，即绿色植被的可探测性。植被反射率确实有一个特定的光谱，在700 nm左右有一个尖锐的边缘，称为“植被红边”（VRE）。此外，植被覆盖了从热带常绿森林到灌木苔原的大面积土地。因此，将其视为潜在的全球生物标志物是相关的。Earthshine允许将地球作为一个遥远的行星进行观测，即没有空间分辨率。自2001年以来，几位作者使用Earthshine观测来测试和量化VRE在地球光谱中的可探测性。egetation光谱签名被检测为一个小的“正位移”的几个波长以上的连续，开始在700 nm。这种信号出现在大多数光谱中，其强度与地球的相位（可见陆地与可见海洋）相关。观测结果表明，在地球上探测VRE需要1%或更高的光度相对精度。因此，在类似地球的行星上探测类似的东西仍然具有挑战性，此外，考虑到矿物文物的可能性和宇宙中“红边”普遍性的问题。
2007-06-26 astro-ph
Vegetation signature in the observed globally-integrated spectrum of Earth: Modeling the red edge strength using simultaneous cloud data and application for extrasolar planets
植被的“红边”，当阳光被绿色植物反射时，地球光谱中接近700 $nm$的强度凸起，通常被认为是在类地太阳系外行星中寻找生命的工具。在这里，通过地面观测地球的光谱，卫星观测云，和先进的大气辐射转移代码，我们确定的时间演变的植被签名地球。模型和观测结果之间的良好一致性促使我们在更长的时间尺度上使用真实云观测更深入地探索红边的可检测性。总体而言，我们发现全球平均光谱中的红边信号的演变是微弱的，只有当已知当天的真实陆地和云分布时，才可归因于植被变化。然而，它在某些太阳-地球-月球轨道几何形状下变得突出，这些几何形状适用于在太阳系外行星上寻找生命。我们的研究结果表明，在类地行星的植被探测将需要相当高的仪器精度，将是一项艰巨的任务，但并不像通常微弱的地照信号似乎表明的那样困难。
2006-04-20 astro-ph
Making other Earths: Dynamical Simulations of Terrestrial Planet Formation and Water Delivery
我们目前的结果，从42个模拟的后期阶段的行星吸积，重点是挥发物（主要是水）的类地行星。我们的模拟包括行星“胚胎”（定义为月球到火星大小的原行星）和星子，假设胚胎是通过寡头生长形成的。我们调查挥发性交付作为木星的质量，位置和偏心率，雪线的位置，和密度（固体）的太阳星云的函数。在所有的模拟中，我们在2个天文单位内形成了1-4个类地行星，它们的质量和挥发性含量各不相同。在42次模拟中，我们已经形成了43颗0.8到1.5 AU之间的行星，其中包括11颗0.9到1.1 AU之间的“可居住”行星。这些行星的范围从干燥的世界到有100多个海洋的“水世界”（1个海洋= 1.5x10^24 g），质量在0.23到3.85地球质量之间。在这些模拟中有大量的随机噪声，但最重要的参数是我们选择的星子质量，它反映了雪线之后固体的表面密度。在这一区域的高密度导致形成的类地行星数量较少，质量较大，水含量较高，与行星形成的系统相比，密度较低。我们发现，一个偏心的木星产生更干燥的类地行星比一个圆形的更高的偏心率。在木星在7天文单位的情况下，我们形成了我们所谓的“超级胚胎”，1-2个地球质量的原行星，可以作为2+地球质量行星的吸积种子，具有大量的水含量。
2003-08-09 astro-ph
Observations of Extrasolar Planets Enabled by a Return to the Moon
在返回地球月球的探索倡议的背景下，概述了对类地太阳系外行星的雄心勃勃的研究。讨论了类地行星反射光的两种机制：1）来自行星大气层的瑞利散射，2）来自行星海洋的镜面反射。两者都具有物理上简单和可预测的偏振相位函数。太阳系外行星的偏振光的日变化是从海洋反射的，而不是从陆地表面反射的，这有可能使类似地球的太阳系外行星上的大陆边界重建成为可能。还介绍了月球探测计划的题外话。
2007-03-13 astro-ph
Identifying the rotation rate and the presence of dynamic weather on extrasolar Earth-like planets from photometric observations
随着最近数百颗太阳系外行星的发现，寻找像地球这样的行星和宇宙中的生命的动力正在迅速增加。未来，大型太空天文台可以直接探测岩石行星散射的光，但无法对行星表面进行空间解析。使用反射率模型和卫星观测的真实云数据，在这里，我们表明，尽管地球的动态天气模式，由地球散射到一个假设的遥远的观察者作为时间的函数的光包含足够的信息，以准确地测量地球的自转周期。这是因为洋流和大陆导致相对稳定的平均全球云模式。这些测量的准确性将随观测几何和其他观测约束而变化。如果可以精确地测量自转周期，那么可以将几个月的数据连贯地结合起来，以获得行星表面各个区域的光谱信息。此外，与周期性信号的偏差可以用于推断其大气中存在相对短寿命的结构（即，云）。这可以提供一种有用的技术，用于识别具有活跃天气系统的系外行星，这些天气系统在与其旋转相当的时间尺度上发生变化。这种变化可能与大气温度和压力接近相变有关，并可能支持行星表面存在液态水的可能性。
2008-02-18 astro-ph
Detailed Models of super-Earths: How well can we infer bulk properties?
太阳系外行星的领域已经迅速扩大到包括质量小于天王星的行星的探测。预计其中许多气体中几乎没有氢气和氦气，我们可能会在其中找到类似地球的气体。在本文中，我们描述了我们详细的内部模型，丰富多样的这种巨大的陆地和海洋行星在1至10个地球质量的范围（超级地球）。这里提出的网格可以表征在运输中检测到的具有测量质量的超级地球的整体组成。我们表明，平均而言，行星半径测量优于5%，结合质量测量优于10%，将允许我们区分冰或岩石组成。这是因为对于给定的质量，岩石类地行星可能会达到一个最大半径。任何超过这个最大地球半径的半径值都意味着该行星含有大量（> 10%）的水（海洋行星）。
2007-05-09 astro-ph
An Estimate of the Age Distribution of Terrestrial Planets in the Universe: Quantifying Metallicity as a Selection Effect
像地球这样的行星不能形成，除非有比氦更重的元素。这些重元素，或称“金属”，不是在大爆炸中产生的。它们来自恒星内部的聚变，并在宇宙的一生中逐渐积累。最近的观测表明，太阳系外巨大行星的存在与其宿主恒星的高金属丰度密切相关。这些近轨道巨星的存在与类地行星的存在不相容。因此，可能存在适居选择效应：金属量太少，地球因缺乏物质而无法形成，金属量太多的巨行星会摧毁地球。在这里，我量化这些影响，并获得的概率，作为金属丰度的函数，恒星系统的港湾类地行星。我将这个概率与目前对恒星形成率和宇宙中金属逐渐积累的估计相结合，以估计宇宙中类地行星的年龄分布。这里所做的分析表明，宇宙中四分之三的类地行星比地球年龄大，它们的平均年龄比地球大18 +/-9亿年。如果生命在类地行星上很容易形成-正如地球上生命的快速出现所表明的那样-这种分析为我们提供了这些行星上生命的年龄分布，以及关于我们如何与可能居住在宇宙中的其他生命进行比较的罕见线索。
2001-03-09 astro-ph physics.bio-ph
Radius and Structure models for the First Super-Earth Planet
随着研究方法的改进和调查的进行，太阳系外行星这个年轻的领域最近已经扩展到一个新的领域--类地行星（主要是岩石行星）。第一颗这样的行星是在去年发现的，根据它们的测量质量来判断，它们的质量不到10个地球质量（$M_{\oplus}$）或超级地球。他们正在引入一种以前从未探索过的新型物理机制，因为我们的太阳系中不存在这样的行星。它们的组成可以是完全陆地的，也可以是在岩石核心之上的广阔海洋（水和冰）。我们模拟的结构和性质的第一个超级地球（质量$\sim$ 7.5 $M_{\oplus}$）在2005年发现，说明了可能性的组成和提供半径评估，鉴于未来的检测类似的行星过境。我们发现存在一个半径阈值，较大的值表明超级地球肯定具有广泛的水含量。在GJ 876 d的情况下，该阈值约为12000 km。我们的研究结果表明，在未来的过境研究中，超级地球的整体组成的独特特征将是可能的。
2006-10-04 astro-ph physics.geo-ph
