A Lesson from the James Webb Space Telescope: Early Engagement with Future Astrophysics Great Observatories Maximizes their Solar System Science
天体物理学设施对行星科学具有极大的重要性。旗舰太空天文台哈勃太空望远镜已经产生了突破性的太阳系科学，但在发射时，它甚至没有跟踪移动目标的能力。下一个天体物理学旗舰任务，詹姆斯·韦伯太空望远镜，从最早的时候就包括太阳系科学家在其科学团队中，结果是韦伯将发射一个多样化的计划和太阳系探索的能力。新的大天文台，以及未来的地面设施，提供了一个强大的观测套件的机会，将补充，加强，并使未来的太阳系探索。我们鼓励行星科学和天体生物学十年调查公开承认下一代天体物理学设施对优秀太阳系科学的前景。我们希望行星十年将进一步鼓励这些任务继续让太阳系科学家正式参与科学工作组和开发团队。
2020-07-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Solar System Observations with the James Webb Space Telescope
詹姆斯·韦伯太空望远镜将在近红外和中红外进行大量新的科学研究，其灵敏度和空间/光谱分辨率大大超过其前辈。在本文中，我们专注于太阳系科学促进JWST，讨论了最新的信息JWST仪器性能和观测技术相关的行星科学。我们还提出了许多例子观测方案的各种各样的太阳系目标，以说明潜在的JWST科学的太阳系社区。本文更新并取代了2010年JWST项目发表的太阳系白皮书（Lunine等人，2010年）。本报告的基础是该文件和2012年在内华达州里诺举行的行星科学司年度会议上举办的讲习班。
2015-10-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
A White Paper Submitted to The National Academy of Science's Committee on Exoplanet Science Strategy: Observing Exoplanets with the James Webb Space Telescope
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）将彻底改变我们对系外行星的理解，它将对靠近其宿主恒星（$<$ 2 AU）的各种成熟行星进行凌日光谱分析，并对位于更远位置的年轻天体（$>$ 10 AU）进行日冕成像和光谱分析。对系外行星的普查揭示了各种各样的行星围绕着所有年龄和光谱类型的恒星运行。随着TESS对最近、最亮恒星的全天空调查，未来十年的挑战将是从人口统计转向物理表征。本白皮书讨论了JWST的灵敏度和稳定性、高角分辨率及其强大的仪器套件所带来的各种系外行星机会。JWST的观测将推进我们对年轻到成熟行星大气层的理解，并将为行星形成提供新的见解。
2018-03-10 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
WFIRST-AFTA Coronagraphic Operations: Lessons Learned from the Hubble Space Telescope and the James Webb Space Telescope
目前为WFIRST-AFTA任务提出的日冕仪将是为极高对比度优化的天基日冕仪的第一个例子，这种对比度是对反射主星光的系外行星直接成像所需的。虽然这一文书的设计仍在进行之中，但这一早期发展阶段是考虑这一文书运作的特别有利的时机。在本文中，我们回顾了哈勃太空望远镜（HST）和詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的当前或计划中的操作，重点是哪些操作方面将与计划中的WFIRST-AFTA日冕仪相关。我们确定了需要注意的五个关键方面：1）探测器健康和发展，2）波前控制，3）观测策略/后处理，4）天体测量精度/目标获取，以及5）偏振测量。我们就每一个项目的前进道路提出建议。
2015-11-19 astro-ph.EP astro-ph.IM
Surface properties of large TNOs: Expanding the study to longer wavelengths with the James Webb Space Telescope
最大的外海王星天体（TNO）代表了外太阳系中各种原始天体的集合。天文学界通常将这些天体称为矮行星，尽管IAU只承认四个TNO正式如此：冥王星，厄里斯，鸟神星和妊神星。我们提出了一个名单，36个潜在的候选人重新分类为矮行星，即候选矮行星（CDP），其中涵盖了广泛的大小，几何形状，表面颜色和可能的组成。了解这个群体的属性，以及这些属性如何随大小变化，将对这些TNO形成的环境以及它们的动态演化和大体积内部组成产生有用的约束。TNO的表面特征非常适合用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）进行研究，该望远镜提供0.6至28 $μ$ m的成像和光谱能力。四个可用的科学仪器，MIRI，NIRCam，NIRISS和NIRSpec，以及它们的能力的研究TNOs，提出。JWST将扩大近红外（0.6-5 $μ$ m）从地面可观测的波长范围，用于成分研究，并将打开中红外（5-28 $μ$ m）TNO的新窗口，用于热表征。
2019-05-29 astro-ph.EP
Detectability of biosignatures in anoxic atmospheres with the James Webb Space Telescope: A TRAPPIST-1e case study
詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）可能能够在低质量恒星周围的可居住系外行星的大气中发现生物气体。生物源氧的可探测性已经引起了相当大的关注，这可以通过臭氧代用品来发现，但是使用JWST进行臭氧探测将是非常具有挑战性的，即使是对于最有利的目标。在这里，我们研究了缺氧大气中生物特征的可检测性，类似于早期地球上可能存在的生物特征。可以说，如果其他地方存在生命，这种缺氧生物特征可能比氧气生物特征更普遍。具体来说，我们模拟JWST检索的TRAPPIST-1 e，以确定是否甲烷加二氧化碳不平衡的生物特征对是可检测的过境传输。我们发现，使用近红外光谱仪（NIRSpec）棱镜仪器的~10次过境可能足以检测二氧化碳和限制甲烷丰度，足以排除已知的，非生物CH $_{4}$生产方案的~90%的置信度。此外，这可能是可能的一氧化碳丰度的上限，这将有助于排除非生物甲烷生产的情况下，假设地表生物圈将有效地降低大气CO。我们的研究结果是相对不敏感的高海拔云和仪器噪声本底的假设，虽然恒星的异质性和可变性可能带来的挑战。
2018-08-25 astro-ph.EP
Highlights from Exoplanet Observations by the James Webb Space Telescope
本文综述了詹姆斯·韦布空间望远镜在系外行星科学中的关键观测亮点，涵盖气态巨行星、亚海王星及岩石行星，并指出这些观测正重塑我们对系外行星及太阳系行星的理解。
2025-05-26 astro-ph.EP astro-ph.IM
Hiding in plain sight: observing planet-starspot crossings with the James Webb Space Telescope
围绕活跃恒星运行的凌日系外行星经常会隐藏可见星盘上的星点和光斑。这样的掩星经常被分光光度凌日所拒绝，因为人们认为它们不包含研究系外行星大气的相关信息。然而，它们可以提供有用的约束条件，以检索的温度的主动功能和它们的影响，透射光谱。我们分析的能力，詹姆斯·韦伯太空望远镜在确定的光谱掩星，尽管缺乏光学波长仪器上。重点是K和M光谱型，我们模拟了不同温度和不同位置的星盘的星点，并发现星点温度可以确定在几百开尔文使用NIRSpec/棱镜和建议的NIRCam/F150 W2 $+$ F322 W2的宽波长能力。我们的结果是特别有前途的情况下，K和M矮星的$_K \leq 12.5$等大的温度对比。
2021-11-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cometary Science with the James Webb Space Telescope
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）是最大的具有近红外和中红外仪器的天基天文观测台，将阐明彗星的许多神秘方面。我们总结了四个彗星科学的主题，特别是适合这个望远镜和仪器：彗星活动的驱动程序，彗星核的异质性，水冰在彗星和表面，并在昏暗的彗星和主带小行星的活动。有了JWST，我们可以期待最遥远的气体探测，特别是二氧化碳，在我们现在认为只有适度明亮的彗星。对于附近的彗星，彗发尘埃的特性可以用它们的驱动气体来研究，用同一台仪器同时测量，或者用另一台仪器同时测量。对遥远的太阳系中的水冰和气体的研究将有助于我们检验我们对彗星内部和彗发演化的理解。将进一步探讨主带彗星中的彗星活动问题，并有可能直接探测彗发气体。我们探索这些科学案例的技术方法，并提供简单的工具来估计彗星尘埃和气体亮度。最后，我们考虑了天文台的非恒星跟踪限制的影响，并提供了一个潜在的彗星目标在第一个5年的任务。
2015-10-20 astro-ph.EP
Scientific Discovery with the James Webb Space Telescope
在过去的400年里，天文学家一直试图通过建造更强大的望远镜来观察和解释宇宙。这些令人难以置信的仪器将我们最重要的感官之一--视觉的能力扩展到新的极限，如提高灵敏度和分辨率，新的维度，如探索整个电磁波谱的波长，新的信息内容，如通过光谱学进行分析，以及新的节奏，如快速的时间序列视图。这些投资的结果，从地面和太空的小型到大型望远镜，完全改变了我们对宇宙的理解;包括发现地球不是宇宙的中心，银河系是宇宙中众多星系中的一个，宇宙背景辐射的遗迹充满了早期宇宙的所有空间，宇宙的膨胀速度正在加速，系外行星在恒星周围很常见，引力波存在，等等。对于现代天文学研究来说，下一波在行星、恒星、银河系和河外科学领域的突破促使人们建立一个通用的天文台，它在近红外和中红外波长处进行了优化，并且比以前所有的望远镜都具有更高的灵敏度、分辨率和光谱复用。这种科学愿景，从测量附近银河系中岩石世界的组成，到寻找宇宙中的第一个光源，再到现代天体物理学最前沿的其他主题，激发了最先进的詹姆斯韦伯太空望远镜（韦伯）。在这篇综述论文中，我总结了Webb的设计和技术能力以及它所带来的科学机会。
2018-07-14 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
Detecting the proposed CH4-CO2 biosignature pair with the James Webb Space Telescope: TRAPPIST-1e and the effect of cloud/haze
人们普遍预计，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）将为系外行星研究带来变革。甚至有人建议，JWST可以提供第一次使用透射光谱在外星大气中搜索生物特征的机会。这种说法进行了调查，特别是对拟议的缺氧生物特征对CH 4-CO2。采用了已知最有利的目标（TRAPPIST-1 e），假设大气成分与太古代地球相似。与以往的研究相比，云/霾层对甲烷和二氧化碳的可探测性的影响进行了更系统的调查。除了晴朗的大气场景外，还考虑了600 mbar至1 mbar之间的八个压力水平的云/霾层。这些压力涵盖了一个合理的范围内的H2O云和光化学烟雾，根据观测的太阳系大气和物理模型的潮汐锁定行星，如TRAPPIST-1 e，虽然没有假设的云/烟雾层的组成在这项研究中。对于600- 100毫巴的晴朗大气和云/霾层压力，使用近红外摄谱仪（NIRSpec）棱镜测量大约5-10个共同添加的过境，发现有可能对CH 4和CO2进行强（5-sigma）检测，假设是干燥的平流层。然而，如果在10毫巴下存在云/雾层，则需要大约30次共加凌日才能达到相同的结果。1毫巴的云/霾层将阻止NIRSpec棱镜探测到任何一种分子，用于观测最多50次凌日（JWST时间>200小时）的计划。
2021-11-18 astro-ph.EP
Detecting Biosignatures in the Atmospheres of Gas Dwarf Planets with the James Webb Space Telescope
半径介于地球和海王星之间的系外行星具有比地球更强的表面引力，并且可以保留相当大的氢主导大气。与气体巨行星相比，我们称这些行星为气体矮行星。詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）将为这些行星提供前所未有的洞察力。在这里，我们调查的氨（NH $_{3}$，一个潜在的生物签名）在七个温带气体矮行星的大气中使用各种JWST仪器的可探测性。我们使用petitRadTRANS和PandExo模拟行星大气，并通过改变云条件，平均分子量（MMW）和NH $_{3}$混合比来模拟不同情况下的JWST观测。定义了一个度量来量化检测意义，并为JWST观测提供了一个排名列表，以寻找气体矮行星中的生物特征。在10次日食的系统噪声基底为12.6ppm的情况下，利用带有MIRI的日食光谱学搜索10.3- 10.8 $μ$ m NH $_{3}$特征是非常具有挑战性的。在最佳条件下，如一些气体矮行星的清晰大气和低MMW，NIRISS，NIRSpec和MIRI是可行的透射光谱检测NH $_{3}$功能从1.5 $μ$ m到6.1 $μ$ m。我们提供检索分析的例子，以进一步支持我们使用的检测指标。我们的研究表明，寻找潜在的生物特征，如NH $_{3}$是可行的，合理的投资JWST时间的气体矮行星给定的最佳大气条件。
2021-09-24 astro-ph.EP
Exploration of Exoplanet Atmospheres with the James Webb Space Telescope
University of Exeter（埃克塞特大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本研究介绍詹姆斯·韦布空间望远镜凭借独特的观测能力，在20至25年任务寿命中开展约10^4小时系外行星大气观测，以表征不同类型系外行星大气并评估岩质行星宜居可能性。
2026-09-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
A Framework for Optimizing Exoplanet Target Selection for the James Webb Space Telescope
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）将投入大量的观测时间来研究系外行星。它将无法像哈勃太空望远镜那样使用，因此航天器/仪器的寿命相对有限。在有限的观测时间内尽可能多地获取科学知识是很重要的。我们提供了一个分析框架（包括公开发布的计算工具），可用于优化大气特征的系外行星目标列表。我们的工具采取行星探测目录，无论是模拟的，还是实际的;按行星半径和平衡温度对目标进行分类;估计行星质量;生成模型光谱和模拟仪器光谱;进行统计分析，以确定仪器光谱是否可以确认大气探测;最后，按所需的观测时间对每个类别中的目标进行排名。对于模拟凌日系外行星勘测卫星行星探测的目录，我们确定了观测时间的最佳目标排名。我们的研究结果与JWST系外行星目标优化的其他近期研究基本一致。我们发现，假设目标行星大气金属丰度，仪器性能（特别是噪声本底），和统计检测阈值，可以有一个显着的影响目标排名。在其为期10年的（燃料有限）任务中，JWST有可能增加一个数量级（从目前的约50到400到500之间）的透射光谱特征的大气数量。
2020-02-04 astro-ph.EP astro-ph.IM
Direct imaging of sub-Jupiter mass exoplanets with James Webb Space Telescope coronagraphy
目前计划于2021年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）将极大地推进我们对系外行星系统的理解，因为它能够通过日冕照相术直接成像和观测行星质量的同伴。使用最先进的模拟JWST的性能，结合最新的进化模型，我们提出了最复杂的模拟质量灵敏度限制的JWST日冕。特别是，我们集中精力对附近的年轻移动群体$β$ Picture和TW Hya中的成员进行观察。这些限制表明，虽然JWST在短距离下对系外行星的成像几乎没有改善，但在宽距离下，灵敏度的增加是显着的。我们预测JWST将能够对~30 au以上的亚木星质量天体、~50 au以上的亚土星质量天体进行成像，并且在~100 au以上，JWST将能够直接对小至0.1 $M_\textrm{J}$的伴星进行成像--至少比领先的地面仪器有一个数量级的改进。探索这一未探索的参数空间将直接价值的建模工作集中在行星的形成和人口合成。JWST还将通过其独特的能力首次在近红外和中红外范围内探测到先前探测到的同伴，成为地面观测站的一个很好的补充。
2021-04-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Observations of Transiting Exoplanets with the James Webb Space Telescope (JWST), Publications of the Astronomical Society of the Pacific (PASP), December 2014
本文总结了2014年3月举行的一次研讨会，讨论詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）通过凌日观测彻底改变我们对系外行星物理性质的认识的潜力。JWST独特的高灵敏度和宽波长覆盖范围的组合将使高信噪比的过境准确测量成为可能。最重要的是，JWST光谱学将研究行星大气，以确定原子和分子组成，探测垂直和水平结构，并跟踪动力学演变，即系外行星天气。JWST将在各种各样的环境中对质量和密度不同的各种行星进行采样，这些环境的特点是宿主恒星质量和金属丰度、轨道半长轴和偏心率。一个广泛的系外行星科学计划可以使用整个JWST任务的很大一部分。
2014-11-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
Titan Science with the James Webb Space Telescope (JWST)
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）计划于2018年发射，是哈勃太空望远镜（HST）的继任者，但具有更大的孔径（6.5米）和专注于红外科学的先进仪器（0.6-28.0 $μ$米）。在本文中，我们研究了使用JWST对土卫六进行科学调查的潜力，主要是四种仪器中的三种：NIRSpec，NIRCam和MIRI，并指出NIRISS的科学将是互补的。确定了五个核心科学主题：（一）地面;（二）对流层云;（三）对流层气体;（四）平流层的组成;（五）平流层烟雾。我们深入讨论每个主题，包括科学目的，仪器套件的能力和局限性，并建议观测方案。我们特别注意饱和，这是一个问题，所有三个仪器，但可能会减轻NIRCam通过使用选择小的子阵列的检测器-足以涵盖土卫六，但显着更快的读出时间。我们发现，JWST具有非常显着的潜力，推进土卫六科学，在近红外波长的光谱分辨率超过卡西尼仪器套件，并在相同的波长超过HST的空间分辨率。特别是，JWST将对土卫六的时域监测很有价值，因为该观测站的预期寿命为5至10年，例如监测云层的季节性外观。后卡西尼时期的JWST观测将补充其他大型设施，如HST，ALMA，SOFIA和下一代地基望远镜（TMT，GMT，EELT）。
2015-10-28 astro-ph.EP
The Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) on the James Webb Space Telescope IV. Capabilities and predicted performance for exoplanet characterization
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）上的近红外光谱仪（NIRSpec）是一种用途非常广泛的仪器，可在0.6至5.3微米的宽波长范围内提供不同光谱分辨率（$\sim$ 30至$\sim$ 3000）的多物体和积分场光谱，使科学家能够研究从第一个星系到我们太阳系中的天体的许多科学主题。除了其积分场单元和对多目标光谱的支持外，NIRSpec还具有几个固定狭缝和一个宽孔径，专门设计用于实现高精度时间序列和凌日以及对系外行星的日食观测。在本文中，我们提出了它的能力，关于时间序列观测，在一般情况下，过境和日食光谱系外行星特别。由于JWST的大收集面积和NIRSpec出色的吞吐量，光谱覆盖范围和探测器性能，这种模式将使科学家能够以前所未有的灵敏度表征系外行星的大气。
2022-02-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
Observing Isotopologue Bands in Terrestrial Exoplanet Atmospheres with the James Webb Space Telescope---Implications for Identifying Past Atmospheric and Ocean Loss
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）可能很快就会观测到围绕M矮星运行的类地行星，以描述其大气成分并寻找可居住或生命的迹象。这些行星可能会经历显著的大气和海洋损失，因为它们的宿主恒星的超亮前主序星阶段，这可能会留下非生物产生的氧气，这对生命的探测是一个假阳性。确定是否发生了海洋损失将有助于评估潜在的可居住性，以及检测到的任何O2是否是生物源的。在太阳系中，同位素丰度的差异被用来推断海洋损失和大气逃逸的历史（例如金星，火星）。我们发现，使用交通传输光谱的类地行星周围的晚型M矮星，如TRAPPIST-1的同位素测量可能与JWST，如果逃逸机制和由此产生的同位素分馏是类似的金星。我们目前的分析后海洋损失O2和CO2占主导地位的大气，包含一系列的微量气体丰度。同位素谱带可能在整个近红外（1-8 μ m），特别是3-4 μ m的范围内都可以检测到，尽管在CO2占主导地位的大气中无法检测到。对于类金星的D/H比为地球的100倍，通过观测HDO，高达79 ppm的TRAPPIST-1 b过境信号是可能的。同样，18 O/16 O比地球高100倍，产生的信号高达94 ppm。最佳使用JWST NIRSpec Prism，可以在这些波段上以少至4至11次的跃迁实现S/N=5的检测。因此，H2O和CO2同位素可以被认为是过去海洋损失和大气逃逸的JWST观测M矮星周围的类地行星的指标。
2019-05-30 astro-ph.EP
Characterizing Atmospheres of Transiting Earth-like Exoplanets Orbiting M Dwarfs with James Webb Space Telescope
最近在附近的几颗M矮星周围发现了一些过境的、可能适合地球居住的系外行星。这些世界代表了即将到来的美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜的大气特征的重要目标。由于用于系外行星表征的可用时间有限，因此在试图探测围绕冷恒星运行的潜在类地世界的大气成分时，首先了解JWST的能力和局限性至关重要。在这里，我们探索耦合的气候化学大气模型的类地行星绕网格的M矮主机。使用新开发和验证的JWST仪器模型-JWST系外行星过境模拟器（JETS）-我们研究了各种相关仪器和观测模式的关键生物特征和可居住性指标气体物种的可检测性。考虑了光谱分辨探测情景以及特定物种的光谱影响在仪器/模式的整个范围内综合的情况，并强调了考虑在整个可观测光谱范围内获得的信息的重要性。当考虑到仪器/模式的整个光谱覆盖范围时，对于系统距离高达10-15 pc的无云类地世界，如果观测几十次凌日（或更少），就可以达到信噪比5的甲烷、二氧化碳、氧气和水的探测。当与以前的结果相比，气体物种检测所需的曝光时间取决于方法，以量化的光谱影响的物种，以及基本的光化学模型假设。因此，JWST对大气丰度的限制，即使只是上限，也有可能促进我们对陆地大气化学的理解。
2021-04-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
Observational characteristics of circum-planetary-mass-object disks in the era of James Webb Space Telescope
本研究构建4000多个四类环行星质量天体盘模型，提出基于近中红外颜色的分类方法，并证明JWST多波段测光可区分其类型。
2024-06-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
The White Dwarf Opportunity: Robust Detections of Molecules in Earth-like Exoplanet Atmospheres with the James Webb Space Telescope
近期对太阳系以外生命的搜寻目前集中在围绕小M矮星运行的凌日行星上，以及在其大气层中探测生命迹象的挑战。然而，围绕白矮星（WD）运行的行星将提供一个独特的机会来描述岩石世界。第一颗围绕白矮星运行的凌日巨行星WD 1856+ 534 b的发现表明，行星质量的天体可以在白矮星附近的轨道上生存下来。WD行星和它们的宿主之间的大半径比使它们成为透射光谱学的特殊目标。在这里，我们探索的分子可探测性和大气特征的潜力，一个概念上的类地行星，在宜居带的WD 1856+534，与詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）。我们建立了这样的类地行星绕WD的大气成分可以精确地检索与JWST。我们证明了在5次过境侦察程序中可以实现H $_2$ O和CO $_2$的稳健的> 5 $σ$检测，而生物特征O $_3$ + CH $_4$和O $_3$ + N $_2$ O可以在少至25次过境中检测到> 4 $σ$。在100次传输内，N $_2$和O $_2$可被检测到> 5 $σ$。鉴于WD宜居带行星的过境时间很短（WD 1856+534约为2分钟），因此可以在小型或中型JWST透射光谱计划中实现决定性的分子检测。因此，WD宜居带中的岩石行星代表了一个很有希望的机会来描述类地行星的大气层，并探索这些世界上第二个起源的可能性。
2020-09-15 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Hydrocarbon Hazes on Temperate sub-Neptune K2-18b supported by data from the James Webb Space Telescope
University College London（伦敦大学学院）；Universite de Reims Champagne Ardenne（兰斯香槟阿登大学）；King’s College London（伦敦国王学院）；Osservatorio Astronomico di Palermo（巴勒莫天文台）
利用自由化学贝叶斯反演，研究碳氢化合物雾霾能否解释JWST不同仪器间光谱特征振幅的不匹配，发现雾霾模型可再现联合光谱，并揭示行星质量、温度与平均分子量间的强简并性。
2026-06-09 astro-ph.EP
Searching for Planets Orbiting Vega with the James Webb Space Telescope
本研究利用JWST的NIRCam日冕观测搜寻织女星周围行星，达到对应0.5-3倍木星质量的探测对比度，发现的候选天体均为河外或非行星性质，验证了金斯质量极限，指出更深观测或难发现大量新天体。
2024-12-12 astro-ph.EP
Inferring the Composition of Disintegrating Planet Interiors from Dust Tails with Future James Webb Space Telescope Observations
解体的行星为研究小型、热的岩石系外行星内部的组成提供了独特的机会，因为内部正在蒸发，这些物质正在凝结成尘埃，尘埃被吹走，然后经过恒星。它们的凌日信号主要由尘埃流出物控制，形成一个彗星状的尾巴，尾随着母行星（或在K2- 22 b的情况下领先于母行星），使这些很好的候选者成为透射光谱。为了评估这种观测诊断尘埃成分的能力，我们模拟了行星尾部5-14 $μ$ m的透射光谱，假设光学薄的尘埃云包括一个单一的尘埃物种，具有恒定的柱密度，以产生一个选定的可见的过境深度。我们发现，硅酸盐共振功能近10 $μ$米可以产生过境深度，至少是那些在可见光一样大。对于K2- 22 b在开普勒波段的平均过境深度为0.55%，透射光谱中的特征可以大到1%，这是可以用JWST MIRI低分辨率摄谱仪在单次过境中检测到的。成分特征的可检测性在平均粒度为1 $μ$ m的情况下更容易，尽管特征在较小粒度的情况下更突出。我们发现，大多数功能仍然是可检测的过境深度为0.3%的可见光范围内。如果未来的任务（如TESS太空望远镜）发现更多正在解体的行星，JWST的后续观测可以探索行星组成的范围。
2018-08-21 astro-ph.EP
Transiting exoplanets with the Mid-InfraRed Instrument on board the James Webb Space Telescope: From simulations to observations
本文利用 MIRI LRS 对凌日系外行星观测进行端到端逼真模拟，并结合 L168-9b 实测数据验证分析流程，揭示仪器系统效应对光谱提取的影响。
2024-03-01 astro-ph.EP astro-ph.IM
A Comprehensive Atmospheric Retrieval Analysis of 22 James Webb Space Telescope Spectral Energy Distributions of Cool Brown Dwarfs
University of Toledo（托莱多大学）；Dordt University（道特大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Hertfordshire（赫特福德大学）；United States Naval Observatory（美国海军天文台）；Caltech（加州理工学院）
研究利用JWST数据对22个晚T和Y型褐矮星的热结构和体积混合比进行精确约束，发现水和甲烷的正相关关系，并确定大气金属度及可能的垂直混合或非平衡化学过程。
2026-04-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Wavefront Error Recovery and Companion Identification with the James Webb Space Telescope
针对JWST高对比度成像，提出利用相位校准的波前误差作为先验，通过贝叶斯嵌套采样同时估计波前误差并搜索伴星，无需参考星，可节省大量观测时间。
2025-10-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
Medium Resolution 0.97-5.3 micron spectra of Very Young Benchmark Brown Dwarfs with NIRSpec onboard the James Webb Space Telescope
本文利用JWST/NIRSpec获取TW Hydrae星协中三颗极年轻棕矮星的中分辨率光谱，通过ATMO和BT-Settl模型拟合发现TWA 27B缺失CH4特征，揭示极年轻矮星的L/T过渡可能晚于年老棕矮星。
2024-02-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
The James Webb Interferometer: Space-based interferometric detections of PDS 70 b and c at 4.8 $μ$m
本研究利用JWST/NIRISS的AMI模式在4.8μm波段观测PDS 70系统，重新探测到两颗原行星并发现星盘间隙内新辐射，给出候选行星及额外行星的流量与对比度上限，为该系统首次天基干涉观测。
2024-12-13 astro-ph.EP
The James Webb Space Telescope NIRSpec-PRISM Transmission Spectrum of the Super-Puff, Kepler-51d
针对超级 puff 行星 Kepler-51d，利用 JWST NIRSpec-PRISM 透射光谱检验其低密度成因，发现其大气可能富含高层霾，或存在倾斜环，并探讨了宿主恒星活动的影响。
2025-05-27 astro-ph.EP
A patchy CO$_2$ exosphere on Ganymede revealed by the James Webb Space Telescope
本文利用詹姆斯·韦布空间望远镜观测木卫三CO$_2$外逸层，发现其呈斑块状分布并在前导半球北极冠处丰度最高，通过冷阱吸附模型解释了局地增强现象，揭示了冰卫星表面-大气相互作用的复杂性。
2024-09-20 astro-ph.EP
Unveiling the ice and gas nature of active centaur (2060) Chiron using the James Webb Space Telescope
利用JWST对活跃半人马小行星Chiron进行近红外光谱观测，首次探测到多种挥发性冰及CH4荧光发射，揭示其气体彗发并支持非晶水冰低温相变驱动的脱附机制。
2024-07-10 astro-ph.EP
Constraining physics of very hot super-Earths with the James Webb Telescope. The case of Corot-7b
具有固体表面的超级地球，如CoRot-7 b和Kepler-10 b，预计会非常热。有人认为，它们必须是无大气层的，并且在它们炎热的白昼一侧存在熔岩海洋。在这里，我们使用几个专用的热模型来研究JWST上的NIRSPEC观测如何进一步确认和约束，或拒绝非常热的超级地球的无大气熔岩海洋行星模型。使用CoRoT-7 b作为一个工作的情况下，我们探讨的后果的相位曲线的非潮汐锁定旋转，有/没有大气，和不同的值的的pronado。我们模拟未来的观测的反射光和热发射从CoRoT-7 b与NIRSPEC-JWST和寻找可检测的签名，如时间滞后，以及检索纬度地面温度分布的可能性。我们证明，我们应该能够约束几个参数后，观察两个轨道（42小时）的波长范围很广：i）债券的收益率在大多数情况下恢复到+/- 0.03。ii）滞后效应使我们能够在3小时内检索行星的自转周期，自转周期为轨道周期的一半。iii）任何短于30 - 800 h范围内的极限值的旋转周期（取决于土壤中热层的厚度）都将被检测到。iv）可检测到压力为1巴的浓厚灰色气氛和高于1.0E-5 m-2 kg-1的比不透明度。v）对于高达4.5 μ的光谱，纬度温度分布可以恢复到30 K以内，在5%的情况下有完全错误的解决方案的风险。我们的结论是，因此应该可以将参考情况与其他情况区分开来。地面温度图和热土的物理状态对热土的性质或物理状态有重要的制约作用。
2014-03-10 astro-ph.EP
Searching for Planets Orbiting Alpha Centauri A with the James Webb Space Telescope
半人马座阿尔法A是最接近太阳的太阳型恒星，并提供了一个极好的机会来探测由其母星加热的成熟行星的热辐射。JWST上的MIRI日冕探测器可以搜索α Cen A周围1- 3AU（1”-2”）的区域，这一区域在α Cen AB系统中是稳定的。我们证明，合理的性能的望远镜和仪器，一个20小时的计划相结合的目标和参考星观测在15.5微米可以检测到小到5 RE的行星的热辐射。每3-6个月多次访问将增加几何完整性，提供对探测到的源的天体测量确认，并将半径限制降低到~3 RE。一个只比我们自己的亮几倍的系外黄道带云也应该是可以探测到的，尽管足够亮的云可能会掩盖系统中存在的任何行星。虽然目前的精确径向速度（PRV）观测为围绕α Cen A运行的行星设定了1-3 AU的50-100 ME的限制，但有一个广泛的系外行星半径范围，可达10 RE与这些质量限制一致。经过仔细规划的观测序列以及最先进的后处理分析，可以在2022-2023年的时间范围内，在1”-2”处拒绝来自α Cen A的约10^-5的光，并将位于7-8”处的α Cen B的影响降至最低。这些天基观测将补充正在进行的较短波长成像实验以及PRV和天体测量实验，以动态探测行星。行星人口统计表明，直接成像质量和轨道与当前PRV限制一致的行星的可能性很小，约为5%，如果存在双伴星进一步降低发生率，可能会更低。然而，在只有1.34 pc的距离，α Cen…
2019-10-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
The James Webb Space Telescope Absolute Flux Calibration. II. Mid-Infrared Instrument Imaging and Coronagraphy
该研究基于JWST运行前2.5年对多颗恒星的观测，结合孔径测光与恒星大气模型，完成中红外仪器成像与日冕观测的绝对流量定标，揭示定标因子随时间和子阵列的变化及校正方法。
2024-11-27 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
The Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph for the James Webb Space Telescope -- III. Single Object Slitless Spectroscopy
本文介绍了JWST的NIRISS单目标无狭缝光谱（SOSS）模式的设计与性能，其高光子转换效率与通量稳定性能够支持探测类地行星次级大气等关键系外行星科学计划。
2023-06-07 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
A novel strategy to seek bio-signatures at Enceladus and Europa
一个实验室实验中，建议建立类似的条件，在羽喷出物从土卫二，也许，欧罗巴。利用红外光谱和偏振测量法，该实验可能在对来自公海、热液喷口和非生物水样本的水进行差分测量时确定可能的生物标志物。如果实验成功，当卫星经过明亮的行星盘时，大型望远镜可以用来获取土卫二和木卫二羽流的敏感红外光谱。这样做所遇到的极端技术挑战与太阳成像分光偏振法相似。所需的信号被掩埋在噪声数据中的存在下，看到诱导的图像运动和变化的自然源。一些用于太阳分光偏振测量的差分测量即使在存在大两个数量级的系统误差的情况下也可以实现$10^5$的S/N比。我们审查的技术和成功的可能性，这样的观测活动与一些世界上最大的地面望远镜，以及期待已久的詹姆斯韦伯太空望远镜。我们讨论了新的4 m丹尼尔K的相对优点。Inouye太阳望远镜，以及詹姆斯韦伯太空望远镜和更大的地面天文台，用于观测巨行星的卫星。从近地观察，木卫二的凌日会定期发生，但土卫二的凌日将在2022年才再次开始。
2017-07-22 astro-ph.EP
Evidence of a Clear Atmosphere for WASP-62b: the Only Known Transiting Gas Giant in the JWST Continuous Viewing Zone
在透射光谱探测的压力下，具有无云、无雾大气的系外行星代表了详细的大气特征和精确的化学丰度限制的宝贵机会。我们提出了热木星WASP-62 b的第一个光学到红外（0.3-5微米）透射光谱，用哈勃/STIS和斯皮策/IRAC测量。光谱的特征在于在0.59微米处的Na I吸收的5.1-西格玛检测，其中首次从空间观察到Na D线的压力加宽的翼。0.4微米处的光谱特征暂时归因于SiH，置信度为2.1 σ。我们的检索分析是一致的无云大气没有显着的污染恒星的异质性。我们模拟詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的观测，仪器模式的组合，以评估WASP-62 b的大气特性的潜力。我们证明，JWST可以决定性地检测钠，水，FeH和SiH的范围内的早期释放科学（ERS）计划。作为目前在JWST连续观测区中已知的唯一一颗凌日巨行星，WASP-62 b可以证明是詹姆斯·韦伯时代详细大气特征的基准巨系外行星。
2020-11-12 astro-ph.EP
Observing Outer Planet Satellites (except Titan) with JWST: Science Justification and Observational Requirements
詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）将允许观测光谱，空间和时间分辨率的独特组合，用于研究我们太阳系内的外行星卫星。我们强调冰卫星的红外光谱和地质活动卫星的时间变化作为两个特别有价值的科学探索途径。虽然必须注意避免饱和问题，但JWST的观测模式应该为此类研究提供出色的红外数据。
2015-11-12 astro-ph.EP
High-precision stellar limb-darkening in exoplanetary transits
凌日系外行星大气层的表征依赖于在多个波长下精确测量行星光学厚度区域的范围，精确度为百万分之$\lesssim$ 100（ppm）。詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）上的下一代仪器预计将对几十个目标实现$\sim$ 10 ppm的精度。只有当其他天体物理效应，包括恒星边缘变暗，被正确地解释时，才能在建模中获得类似的精度。在本文中，我们探讨了由于目前采用的数学公式来近似恒星边缘暗化的精度限制，以及使用从恒星大气模型或经验获得的边缘暗化系数。我们提出了一个新的边缘变暗法与两个系数，“功率-2”，它优于其他两个系数的法律在大多数情况下，在文献中采用，特别是对冷星。即使光曲线残差几乎受到光子噪声的限制，基于双系数公式的经验性肢体变暗也可能存在显着偏差。我们展示了一个最佳的策略，以适应四个系数的边缘变暗的可见光，使用先验信息的系外行星轨道参数，以打破一些退化，否则将阻止收敛的拟合。用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）进行的红外观测将以前所未有的精度提供系外行星轨道参数的准确测量，这些参数可用作改进恒星边缘变暗特征的先验，从而从可见光观测中推断系外行星参数，例如开普勒/K2，JWST，其他过去和未来的仪器。
2017-08-31 astro-ph.EP
Atmospheric Chemistry of Venus-like Exoplanets
我们使用热力学计算来模拟类地系外行星上的大气化学，这些行星的温度足以使大气层和岩石圈之间达到化学平衡，就像金星一样。我们的计算结果限制了光谱可观测气体的丰度、地面温度和压力以及地表的矿物学。这些结果将有助于规划未来由哈勃太空望远镜（HST），斯皮策，詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST），类地行星望远镜和达尔文等现有和拟议的空间观测站对地球大小的系外行星大气层的观测。
2010-12-07 astro-ph.EP
Habitable worlds with JWST: transit spectroscopy of the TRAPPIST-1 system?
最近在附近的一颗冷恒星TRAPPIST-1周围发现了三颗地球大小的、可能适合居住的行星，这为即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）提供了三个关键目标。根据它们的大气特征和精确的轨道配置，这三颗行星中的任何一颗都有可能处于液态水宜居带，这意味着它们可能有能力支持生命。我们发现，如果JWST观测到最内侧行星1b的60次凌日和1c和1d的30次凌日，那么现在地球上的臭氧水平（如果存在的话）将是可以检测到的。
2016-06-07 astro-ph.EP
Observing Planetary Rings with JWST: Science Justification and Observation Requirements
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）将为观测我们太阳系中的光环和小卫星提供前所未有的机会，实现三个主要目标：1）发现新的光环和卫星，2）前所未有的光谱学，3）时域观测。我们给出了这些科学目标的细节，并描述了JWST必须满足的要求，以实现科学目标
2015-10-22 astro-ph.EP
Best practices for obtaining astrometric observations from JWST (274) NIRCam data
本文针对JWST NIRCam数据获取天体测量观测的问题，总结其特性并提供提取有效天体测量位置的基础信息。
2026-08-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
Astrometric Parallax Measurements with JWST for Localization of Near-Earth Objects
本文提出利用JWST与地基望远镜同步观测的视差测量方法，通过L2-地球基线严格约束危险近地天体轨道，并以2024 YR4的蒙特卡洛模拟验证了该方法可显著降低定位误差。
2025-04-12 astro-ph.EP astro-ph.IM
Characterizing Habitable Extrasolar Planets using Spectral Fingerprints
由于径向速度测量（HARPS），凌日搜索（Corot，Kepler）和致力于其表征的空间观测站已经处于开发阶段（James Webb太空望远镜），大型地面望远镜（ELT，TNT，GMT）以及专门的太空任务，如达尔文，类地行星，新世界观察者，类地行星的检测和表征正在迅速接近。在本文中，我们将讨论如何读取行星的光谱，以评估其可居住性并寻找生物圈的特征。识别生命迹象意味着了解所观察到的大气层的物理和化学作用，从而除了观察其光谱指纹外，还可以收集有关该行星的信息。
2009-06-01 astro-ph.EP astro-ph.IM
