Dynamical Stability of Imaged Planetary Systems in Formation: Application to HL Tau
最近的一张ALMA图像揭示了年轻恒星HL Tau周围的原行星盘中的几个同心间隙。我们认为，这些差距雕刻的行星的假设，并提出了一个一般的框架，了解这种系统的动力学稳定性在典型的磁盘寿命，提供估计的最大行星质量。我们将这些易于评估的约束收集到一个工作流程中，以帮助指导新的观测活动的设计和解释，并对此类系统中的间隙开放进行数值模拟。我们认为，共振的位置应显着转移在大规模的磁盘，如HL头，理论上的不确定性，在精确的偏移，加上观测误差，意味着在这样的磁盘的动力学状态和稳定性的大的不确定性。这是使用像HL Tau这样的系统作为行星形成后初始条件的代表的一个重要障碍。打破这种简并性的一个重要观测途径是寻找偏心间隙，这可能涉及到共振相互作用的行星。不幸的是，像HL Tau这样的大质量盘应该会引起快速的近心岁差，这将抹去任何行星起源的偏心特征。这促使人们转向更典型、更小的磁盘。对于一个名义上的非共振模型的HL Tau系统与五颗行星，我们发现一个最大的质量约2海王星质量的外部三个机构。在共振配置中，这些行星至少可以达到土星的质量。内部两颗行星的质量不受动力学稳定性参数的约束。
2015-03-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Predictions for Shepherding Planets in Scattered Light Images of Debris Disks
行星可以通过产生间隙、尖锐边缘、扭曲和其他潜在的可观察特征来影响碎片盘结构。然而，目前还没有简单的方法让观测者从观测到的圆盘特征中推断出一个圆盘牧羊行星的属性。在这里，我们提出了一个单一的方程，涉及一个牧羊行星的最大质量的碎片环的散射光观察到的宽度，随着一个程序来估计行星的偏心率和最小半长轴。我们完成这一点，通过执行动态N-体模拟模型系统包含一个恒星，一个单一的行星，和磁盘的母体和尘埃颗粒，以确定所产生的碎片磁盘属性在很大范围内的输入参数。我们发现，行星质量和碎片盘宽度之间的关系是线性的，随着行星质量的增加产生更广泛的碎片环。我们将我们的方法应用到五个成像的碎片环，以约束每个系统中假定的行星质量和轨道。观测者可以使用我们的公式作为指导，为未来的直接成像搜索行星的碎片盘系统。在偶然的情况下，一个成像的行星轨道内部的成像磁盘，行星的最大质量可以估计独立的大气模型。
2013-11-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Brown Dwarfs and Directly Imaged Exoplanets in Young Associations
为了了解太阳系外形成的巨行星的大气层和形成机制，未来十年将需要对孤立的年轻棕矮星进行研究。在这份白皮书中，我们总结了在未来十年中发现空间的机会，在年轻的恒星协会中，行星质量在150 pc以内的孤立棕矮星。我们建议下一代望远镜及其他望远镜需要投资于描述年轻的棕矮星，以便充分了解直接成像的系外行星的大气层以及恒星形成过程的尾端。
2019-03-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detecting Exomoons Via Doppler Monitoring of Directly Imaged Exoplanets
最近，Teachey，Kipping和Schmitt（2018）报告了在开普勒领域的一颗巨行星周围探测到一颗候选系外卫星，暂时命名为Kepler-1625 b I。这颗候选系外卫星的大小和质量与海王星相当，比我们太阳系中的任何一颗卫星都要大得多，如果得到证实，它将成为新一类巨型卫星或双行星中的第一颗。受开普勒-1625b行星和卫星系统中大质量比的启发，我们通过多普勒光谱研究了直接成像的系外行星周围类似大质量系外卫星的可探测性。开普勒-1625b周围的候选卫星将在其母行星上产生约200米/秒的径向速度信号，足够大，可以用当前或下一代仪器检测到直接成像的行星周围的类似卫星。除了寻找系外卫星，对直接成像的行星进行径向速度测量可以揭示行星自转轴的方向，从而有可能识别天王星类似物。
2018-09-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
ELemental abundances of Planets and brown dwarfs Imaged around Stars (ELPIS): II. The Jupiter-like Inhomogeneous Atmosphere of the First Directly Imaged Planetary-Mass Companion 2MASS 1207 b
本研究利用 petitRADTRANS 与新的非均匀大气框架反演 2MASS 1207 b 的 JWST/NIRSpec 光谱，发现其类木星斑块状云模型最受统计支持，并解释了 CO、CH4 特征与光变。
2025-06-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Two Directly Imaged, Wide-orbit Giant Planets around the Young, Solar Analog TYC 8998-760-1
尽管在过去的几十年里已经发现了数十个直接成像的同伴，但直接确认的多行星系统的数量仍然很少。这些系统的动力学分析对这些宽轨道伴星的形成机制施加了重要的约束。作为年轻太阳系外行星巡天（YSES）的一部分，我们报告了在1700万年前的太阳型恒星TYC 8998-760-1周围发现的第二颗行星质量伴星，该恒星位于天蝎座-半人马座协会的下半人马座Crux子群。伴星的投影物理距离为320 au，从1.1到3.8微米的几个单独的光度测量限制伴星质量为$6\pm1\,M_\mathrm{Jup}$，这相当于$q=0.57\pm0.10\%$相对于主星的质量比。TYC 8998-760-1与之前探测到的$14\pm3\,M_\mathrm{Jup}$伴星一起，是第一个直接成像的多行星系统，它围绕着一个年轻的太阳类似物。我们发现，圆形轨道是稳定的，但轻度偏心轨道的任一/两个组件（$e > 0.1$）是混乱的陀螺时间尺度上，这意味着在原位形成或一个非常具体的喷射由一个看不见的第三个同伴。由于伴星之间的距离很大，TYC 8998-760-1是一个很好的系统，可以用于詹姆斯·韦伯太空望远镜等天基天文台的光谱和光度跟踪。
2020-07-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effects of Latent Heating on Atmospheres of Brown Dwarfs and Directly Imaged Planets
对褐矮星的观测越来越多，为这些天体上存在强烈的大气环流提供了证据。直接成像的行星也有类似的观测结果，可以被视为低重力版本的褐矮星。通过观测和理论研究推断，它们大气中化学物质的凝结循环活跃，与凝结有关的潜热加热预计在形成大气环流和影响云斑方面很重要。我们提出了一个定性的描述的机制，冷凝潜热加热影响的循环，然后说明他们使用一个理想化的一般循环模型，其中包括一个凝结周期的硅酸盐与潜热加热和分子量效应，由于雨的冷凝物。在适合典型T矮星的条件下进行的模拟显示了局部风暴和东西向喷流的发展。风暴在空间上是不均匀的，在几小时到几天的时间尺度上演变，并从凝结层垂直延伸到对流层顶。棕矮星被活跃风暴覆盖的部分面积很小。基于一个简单的分析模式，我们定量地解释了湿烟羽的面积分数，并显示其依赖于辐射时间尺度和对流有效位能。我们预测，如果潜热加热占主导地位的云的形成过程中，云的覆盖面积的分数减少的光谱型经历的L/T转换从高到低的有效温度。这是辐射时标和对流有效位能随光谱型变化的自然结果。
2017-01-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Impact of Bayesian Hyperpriors on the Population-Level Eccentricity Distribution of Imaged Planets
轨道偏心率直接反映了星下伴星的形成机制和动力学历史。在这里，我们研究hyperpriors的人口水平的偏心率分布推断的样本直接成像的亚恒星同伴（褐矮星和冷彗星）从分层贝叶斯模型（HBM）的影响。我们发现，超先验的选择可以有显着的影响推断的人口水平的偏心率分布的成像同伴，效果变得更加重要的样本量和轨道覆盖范围减少到反映现有样本的值。我们重新分析了Bowler等人（2020）在5-100 AU范围内成像的巨行星的当前观测样本，发现成像行星样本所暗示的潜在偏心率分布与使用径向速度检测到的近距离系外行星的偏心率分布大致一致。此外，我们的分析支持了该研究的结论，即长周期巨行星和棕矮星的偏心率分布不同，表明它对超先验的选择是稳健的。我们在开源Python包ePop！中发布HBM和前向建模代码，并将其免费提供给社区。
2022-11-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
The K Dwarf Advantage for Biosignatures on Directly Imaged Exoplanets
氧气和甲烷被认为是现代地球的典型生物特征，在行星大气中同时检测到这些气体是一种特别强烈的生物特征。然而，这些气体在行星大气中一起检测可能是具有挑战性的，因为光化学氧自由基会破坏甲烷。先前的工作表明，甲烷在含氧大气中的光化学寿命在M矮星周围更长，但M矮星的可居住性可能会受到极端恒星活动和演化的阻碍。在这里，我们使用1-D光化学气候模型表明，K矮星也提供了一个更长的光化学寿命的甲烷在氧气的存在下相比，G矮星。例如，我们发现，与绕G2 V恒星运行的同等行星相比，绕K6 V恒星运行的行星可以在其大气中支持大约一个数量级的甲烷。在围绕K矮星运行的世界的反射光谱中，可以在可见光和近红外波长处观察到强烈的氧气和甲烷特征。由于K矮星比G矮星更暗，它们提供了更好的行星-恒星对比度，提高了给定观测的信噪比（SNR）。例如，用15米的望远镜在7 pc处对一颗行星进行50小时的观测，对于一颗绕太阳型G2 V恒星运行的行星，在1微米附近的SNR = 9.2，而对于绕K6 V恒星运行的同一颗行星，SNR = 20。特别是，附近的中晚期K矮星，如61 Cyg A/B，Epperimentary Indi，Groombridge 1618和HD 156026可能是未来生物特征搜索的理想目标。
2020-01-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
HR 8799: The Benchmark Directly-Imaged Planetary System
HR 8799可能是第一个也是研究得最好的直接成像行星。在这篇简短的文章中，我描述了HR 8799行星系是如何成为研究年轻超木星行星的大气、轨道特性、动力学稳定性和形成的基准系统。多波长光度学和光谱学显示HR 8799 bcde似乎比具有类似有效温度的褐矮星有更厚的云，并显示出非平衡碳化学的证据，这些特征可能与行星的低表面重力有关。超过17年的天体测量数据限制了行星的轨道不是面对面的，而是可能在多个轨道共振中。HR 8799 bcde的轨道间距为15- 70 au，质量为$\approx$ 5- 7 $M_{\rm J}$，探测了核心吸积形成类木行星的极端情况：中分辨率光谱学可能提供有关这些行星形成条件的线索。来自下一代30米级望远镜的数据应该能更好地约束行星的轨道、化学、重力和形成历史。
2016-07-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
A Mid-Infrared Study of Directly-Imaged Planetary-Mass Companions using Archival Spitzer/IRAC Images
行星质量和亚恒星伴星的大气层和吸积盘为行星和月球的形成过程提供了前所未有的视角，最值得注意的是环行星盘的频率和寿命。在我们正在进行的利用斯皮策/红外阵列相机（IRAC）在3.6、4.5、5.8和8.0 $μ$ m处的非凡灵敏度来研究衍射极限附近的宽行星质量和亚恒星伴星的努力中，我们提出了点扩散函数（PSF）拟合测光的档案斯皮策/IRAC图像的九颗恒星（G 0到M4+M7）在附近的恒星形成区或恒星协会中，在$ρ= 1.17^{\prime\prime}-12.33^{\prime\prime}$的分离处有伴星。我们在所有四个IRAC通道中检测所有系统原色，并在至少一个IRAC通道中为我们的样本恢复八个低质量同伴，其中五个在IRAC图像中以前没有解决。我们测量非光球$[3.6]-[8.0]$颜色的四个系统的同伴（DH头B，2 M0441 B，SR 12 C，ROXs 42 B B），确认或发现存在的拱星或circum（子）恒星盘。我们检测到的通量与光球发射的其他四个同伴（AB Pic b，CHXR 73 b，1 RXS J1609 b，HD 203030 b）是不太可能主机磁盘。结合过去的吸积或磁盘指标的检测，我们确定的全球磁盘频率年轻（$<$ 15百万年）广泛的同伴与质量附近的氘燃烧极限是$56\%\pm12\%$。
2021-11-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Atmospheric dynamics of brown dwarfs and directly imaged giant planets
各种各样的观测为棕矮星和直接成像的巨行星的大气层中的剧烈运动提供了证据。出于这些意见，我们研究的动力制度的流通在大气和内部的这些对象。棕矮星旋转迅速，对于合理的风速，大尺度的气流将以旋转为主。我们提出了3D，全球，对流的数值模拟在内部，这表明，在大尺度上，对流在平行于旋转轴的方向对齐。对流在高纬度地区比低纬度地区更有效地发生，导致系统性的赤道到极点的温差，在对流区顶部附近可能达到~1 K。对流与上覆的稳定分层大气的相互作用将产生丰富的大气波，我们认为，在太阳系的行星平流层中，这些波与平均流的相互作用将导致显着的大气环流在区域到全球尺度。在大尺度上，这应该包括分层湍流（可能组织成相干结构，如涡流和喷流）和伴随的翻转环流。我们提出了这种环流的近似分析理论，它预测了几到~50 K的特征水平温度变化，~10-300 m/sec的水平风速，以及~10^5-10^6 sec的尺度高度上平流空气的垂直速度。这种垂直混合可能有助于解释在一些褐矮星上观察到的化学不平衡。此外，隐含的大规模组织的温度扰动和垂直速度表明，附近的L/T过渡，斑片状云可以形成附近的光球，有助于解释最近的观测棕矮星的变化在近红外。
2013-07-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Early Accretion of Large Amounts of Solids for Directly-Imaged Exoplanets
本文通过贝叶斯框架分析七颗直接成像系外行星的化学丰度，发现它们无论形成机制如何均在早期吸积大量固态物质，表明行星形成过程发生于年轻巨质量原行星盘阶段。
2025-02-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Rotation Periods, Inclinations, and Obliquities of Cool Stars Hosting Directly Imaged Substellar Companions: Spin-Orbit Misalignments are Common
恒星的自转轴和行星的轨道平面之间的方向提供了有关系统形成和动力学历史的宝贵信息。对于距离较远的非凌日行星来说，真正的恒星旋转度是很难测量的，但是自旋轨道方向的下限可以通过恒星旋转轴和伴星轨道平面的倾角（$Δi$）之差来确定。我们提出了一个统一的分析结果的旋转周期，恒星倾角，和冷星（SPT $\gtrsim$ F5）托管直接成像的行星和褐矮星同伴。作为这项工作的一部分，我们已经获得了新的$v \sin i_*$值的22个主机恒星的高分辨率塔尔摄谱仪在哈兰J史密斯望远镜。总共我们的样本包含62个主恒星的旋转周期，其中大部分是新测量的光变曲线从凌日系外行星调查卫星。其中，53颗恒星的倾角是由投影的自转速度和赤道速度决定的，21颗主要是棕矮星的恒星对$Δi$有限制。其中11颗（占样本的52 $^{+10}_{-11}$ %）可能是未对准的，而剩下的10颗宿主星则与自旋轨道对准一致。作为一个集合，10-250 AU之间的最小密度分布与各向同性和对齐系统的混合物比单独的极端情况更一致-指向直接云崩溃，在磁盘内形成轴承原始对齐和未对齐，或动态演化处理的架构。这与拥有直接成像行星的恒星形成对比，后者显示出对低行星的偏好。这些结果加强了长周期褐矮星和巨行星的轨道之间的恒星半径和轨道偏心率的区别。
2023-01-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Atmospheric variability driven by radiative cloud feedback in brown dwarfs and directly imaged extrasolar giant planets
越来越多的观测证据表明，棕矮星（BD）和太阳系外巨行星（EGP）的大气层中存在活跃的气象学。特别是，一些调查表明，近红外亮度变化在L型和T型矮星中很常见。尽管前期研究对造成大气变率的主要原因大气动力学有了初步的认识，但对大气变率的详细机制仍不清楚，需要寻求一种自然的、自洽的机制。云通过大的不透明度在塑造这些大气的热结构和光谱特性方面很重要，我们预计诱导大气变化也是如此。在这项工作中，使用一个随时间变化的一维模型，结合了自洽耦合之间的热结构，对流混合，云辐射加热/冷却和冷凝/蒸发的云，我们表明，辐射云反馈可以驱动自发的大气变化的温度和云结构的条件下，适合BD和直接成像EGP。在有效温度下，典型的变化周期为一到几十小时，典型的变化幅度高达数百开尔文。变异性的存在在很宽的参数空间范围内是稳健的，但变异性的详细演变对模型参数敏感。我们的新的，自洽的机制具有重要的影响，所观察到的通量变化的BD和直接成像EGPs，特别是那些在短时间尺度的演变。这也是一个很有前途的云破裂机制，已被提出来解释棕矮星的L/T转变。
2019-03-21 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.ao-ph
On the misalignment of the directly imaged planet β Pictoris b with the system's warped inner disk
碎片盘Beta Picture中的垂直弯曲-一个倾斜的内盘延伸到平坦的外盘-长期以来一直被解释为倾斜轨道上行星的路标。2004年至2010年的直接图像显示了一颗质量和轨道距离与这张照片一致的行星。然而，最近有报道称行星b的轨道与平坦的外盘对齐，而不是倾斜的内盘，因此没有使盘弯曲的倾斜度。我们探讨了三种情况下，协调明显的不一致的直接成像的行星Beta Picasso b与扭曲的内盘的Beta Picasso：观测的不确定性，一个额外的行星，和阻尼行星b的倾斜。我们发现，在不确定性的极端情况下，毕宿二的轨道具有产生观测到的翘曲所必需的倾角。我们还发现，如果行星b与平坦的外盘对齐，它将阻止另一颗行星产生具有所观察到的特性的翘曲;因此行星b本身必须对翘曲负责。最后，行星b的倾角可能已经被动力学摩擦阻尼，仍然会产生观察到的圆盘形态，但阻尼的可行性取决于圆盘的性质和其他行星的存在。对行星b的轨道和外盘的位置角进行更精确的观测将使我们能够区分第一种和第三种情况。
2011-11-23 astro-ph.EP
Astrometric Accelerations as Dynamical Beacons: A Giant Planet Imaged Inside the Debris Disk of the Young Star AF Lep
本文报告了利用Keck/NIRC2对年轻恒星AF Lep进行高对比度成像，直接发现了一颗位于碎屑盘内的巨行星AF Lep b，并通过联合轨道拟合精确测定了其动力学质量、半长轴和偏心率，突显了天体测量加速度在发现和表征长周期行星方面的潜力。
2023-05-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Water Abundance of the Directly Imaged Substellar Companion κ And b Retrieved from a Near Infrared Spectrum
光谱检索已被证明是一个强大的工具，用于从观测光谱中限制太阳系外行星大气的物理特性和大气成分，主要用于过境物体，但也用于直接成像的行星和棕矮星。尽管这种方法有其优点，但只应用于大约十几个目标。确定行星大气中主要含碳和含氧化合物的丰度可以得出物体的C/O比，这对了解其形成和迁移历史至关重要。本文对一颗年轻B 9星的直接成像的亚星伴星κ和b的近红外光谱进行了反演分析。我们利用马尔可夫链蒙特卡罗算法拟合发射光谱模型。我们估计了物体大气中水蒸气的丰度及其不确定性。此外，我们对CH $_4$的丰度设置了上限。我们定性比较我们的研究结果，已应用模型检索多波段测光和发射光谱的热彗星（太阳系外巨行星的轨道周期为几天）和直接成像的巨行星HR 8799 b。
2016-03-10 astro-ph.EP
Population-Level Eccentricity Distributions of Imaged Exoplanets and Brown Dwarf Companions: Dynamical Evidence for Distinct Formation Channels
直接成像的系外行星和褐矮星伴星的轨道偏心率提供了它们形成和动力学历史的线索。我们结合了新的高对比度成像观测的亚恒星同伴主要与凯克/NIRC 2一起从文献中获得的天体测量，以测试人口水平的偏心率分布的差异27个长周期的巨行星和褐矮星同伴之间的5-100 AU使用分层贝叶斯建模。对于轨道弧短的伴星，轨道拟合是以统一的方式进行的;这通常会导致对单个偏心率分布的广泛限制，但作为一个整体，这些系统提供了对其集体基本轨道模式的宝贵见解。对于我们的全部样本，从e=0到1，离心率分布函数的形状近似平坦。当按伴星质量和质量比细分时，巨行星和棕矮星的基本分布显示出显着的差异。低质量比的伴星优先具有低的离心率，类似于具有径向速度和凌日的暖彗星的轨道特性。我们解释这是在大规模的，扩展磁盘内的基本上不受干扰的轨道上原位形成的证据。棕矮星伴星在e $\approx$ 0.6-0.9处表现出宽峰，有证据表明它依赖于轨道周期。这与宽（1-200 AU）恒星双星的轨道特性和周期偏心率趋势非常相似，表明在这个分离范围内的棕矮星主要以类似的方式形成。我们还报告的证据表明，“偏心二分法”观察到在小的分离延伸到行星的宽轨道：平均偏心率的多行星系统HR 8799是低于系统与单行星。（节录）
2019-11-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
A High-Resolution Spectroscopic Survey of Directly Imaged Companion Hosts: I. Determination of diagnostic stellar abundances for planet formation and composition
本文对五颗直接成像行星宿主恒星进行高分辨率光谱分析，测量15种元素丰度及C/O、C/S、O/S等比值，发现HD 206893具有超太阳C/O，且超富金属环境并非宽间距气态巨行星形成的必要条件。
2024-09-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Seismic Oscillations Excited by Giant Impacts in Directly-Imaged Giant Planets
本研究通过模拟表明，巨行星形成过程中的巨大撞击可激发持续数百万年的地震振荡，其测光变化幅度超百分之一，并可通过JWST在绘架座β星b上探测到，为验证行星内部金属富集机制提供新途径。
2025-09-09 astro-ph.EP
Frequency Modulation of Directly Imaged Exoplanets: Geometric Effect as a Probe of Planetary Obliquity
我们考虑了直接成像的系外行星的散射光曲线的时频分析。结果表明，由于行星的几何效应和轨道倾角引起的视周日周期的频率调制。我们构建了一个模型的频率调制，并将其与从模拟的无云地球光变曲线的伪维格纳分布中提取的瞬时频率进行比较。该模型提供了良好的协议与模拟的调制因子，即使是高斯噪声的光曲线与信号。值得注意的是，瞬时频率的形状对顺时针旋转、逆时针旋转和极上旋转之间的差异很敏感。虽然我们的技术需要的是静态的地图，但它不需要解决行星的地图。时频分析是对利用幅度调制的其他方法的补充。本文论证了在未来的研究中，直接成像的系外行星的表征的光度变化的频域的重要性。
2020-04-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
Detectability of satellites around directly imaged exoplanets and brown dwarfs
星下伴星周围的超新星是一种具有各种不同形成历史的异质天体。聚焦于系外行星和褐矮星周围的潜在可探测卫星，我们可能会发现属于两个主要群体的物体：类似于泰坦或伽利略卫星的行星状卫星-可能在核心吸积范围内形成;以及类似双星的物体，在不同的情况下形成，例如磁盘不稳定性。这些潜在卫星的性质将彼此非常不同。此外，我们期望它们的表征将提供有关系统历史的有见地的信息。这对于通过直接成像（DI）发现的起源不明的行星/棕矮星尤为重要。在本文中，我们回顾了不同的技术，适用于DI行星/棕矮星，可以用来发现这样的卫星。这是通过模拟系外行星$β$ Pic b周围的卫星群来实现的，这是一个测试案例。对于每颗模拟卫星，检索了DI、径向速度、过境和天体测量信号相对于行星的幅度，并与当前和未来仪器的探测极限进行了比较。此外，我们还编制了一份通过DI发现的38颗亚恒星伴星的清单，以初步估计用不同的技术从上述两个种群中发现卫星的概率。这种简化的方法表明，探测到类行星卫星，虽然不是严格不可能的，但非常不可能。另一方面，对类双星的探测在现有仪器的能力范围内。
2022-07-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the Composition of Young, Directly Imaged Giant Planets
在过去的十年中，在直接探测和描述与其宿主恒星相距较远的年轻自发光巨行星方面取得了重大进展。这些行星中的一些显示出不平衡过程的证据，如在其大气中的运输引起的淬火;光化学也可能很重要，尽管轨道距离很大。这些不平衡的化学过程可能会改变行星的预期成分、光谱行为、热结构和冷却历史，并可能混淆大量元素比例的测定，这为行星形成机制提供了重要的见解。使用热/光化学动力学和运输模型，我们调查在何种程度上不平衡的化学影响直接成像的巨型系外行星的组成和光谱。特定的“年轻的彗星”，如HR 8799 b和51 Eri b的结果，作为行星有效温度，表面重力，入射紫外线通量和深层大气对流强度的函数的一般趋势。我们发现，淬火是非常重要的年轻的criteriters，导致CO/CH 4和N2/NH3的比例远远大于，和H2O混合比的一个因素，几个小于，化学平衡的预测。光化学在这些行星上也很重要，二氧化碳和HCN是关键的光化学产物。当平流层温度较低时，二氧化碳成为主要成分，并且通过H2 + OH反应的水再循环在动力学上被抑制。有效温度<~ 700 K的年轻木星处于一种特别有趣的光化学状态，与凌日热木星和我们太阳系的巨行星都不同。
2016-08-30 astro-ph.EP
A High-Resolution Spectroscopic Survey of Directly Imaged Companion Hosts: II. Diversity in C/O Ratios among Host Stars
University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；University of Notre Dame（圣母大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）
本文通过高分辨率光谱调查，研究直接成像伴星宿主的C/O比值，发现部分宿主恒星的C/O比值低于太阳值，揭示了行星形成过程中挥发性物质的丰富性。
2025-10-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Spectral and orbital characterisation of the directly imaged giant planet HIP 65426 b
HIP 65426 b是最近发现的一颗系外行星，是在SPHERE-SHINE巡天期间拍摄的。在这里，我们提出了新的$L'$和$M'$的行星观测从NACO仪器在VLT从NACO-ISPY调查，以及一个新的$Y-H$光谱和$K$波段测光从SPHERE-SHINE。使用这些数据，我们确认的性质的同伴作为一个温暖的，尘土飞扬的行星与中L光谱类型。通过与BT-Settl大气模式的SED比较，得到了最佳拟合的$T_{\text{eff}}=1618\pm7$ K、表面重力$\log g=3.78^{+0.04}_{-0.03}$和半径$R=1.17\pm0.04$ $R_{\text{J}}$的有效温度（仅统计不确定性）。使用DUSTY和COND等时线，我们估计了$8\pm1$ $M_{\text{J}}$的质量。结合我们的新数据集和文献中的天体测量，我们显示了伴侣的轨道运动的第一个迹象（2.6 $σ$意义），并得出初步的轨道约束。我们发现一个高度倾斜的轨道（$i=107^{+13}_{-10}$度）的轨道周期为$800^{+1200}_{-400}$年。我们还报告了SPHERE稀疏孔径掩蔽观测，调查HIP 65426 b被一个额外的同伴以较小的轨道间隔散射到其当前轨道上的可能性。从这些数据中，我们排除了质量大于16 $M_{\text{J}}$的棕矮星伴星的存在，分离大于3 AU，显着缩小了…
2018-12-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Probing the Physical Properties of Directly Imaged Gas Giant Exoplanets Through Polarization
越来越清楚的是，到目前为止拍摄到的年轻的、自发光的太阳系外巨行星的大气层都是尘土飞扬的。有尘埃大气的行星在近红外线可能会表现出可检测到的线性偏振，就像在一些L型矮星上观察到的那样。在热辐射场中产生偏振所需的不对称性可能来自于旋转引起的扁率或表面不均匀性，例如部分混浊。虽然目前还不可能预测某一行星上的大气动力学会在多大程度上产生足以产生净非零圆盘积分极化的表面不均匀性，但可以估计旋转引起的扁率的贡献。使用自洽的，空间均匀的大气模型和多重散射偏振形式主义这类系外行星，我们表明，偏振的顺序为1%可能会出现由于旋转引起的扁率的行星。多云行星的偏振度应该在行星在近红外最亮的波长处达到峰值。如果表面不均匀性存在并起重要作用，则观察到的极化可能甚至更高。来自自发光气态巨行星的偏振辐射，如果被探测到，将提供一个额外的工具来描述这些年轻行星的特征，并提供一种限制其表面重力和质量的新方法。
2011-07-14 astro-ph.EP
Leveraging Photometry for Deconfusion of Directly Imaged Multi-Planet Systems
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Rensselaer Polytechnic Institute（伦斯勒理工学院）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；Jet Propulsion Laboratory（喷气推进实验室）
本文提出利用光度学模型改进轨道排名方案，以解决多行星系统中直接成像的去混淆问题，证明在特定挑战性案例中光度学能提升超过一半的正确解释率。
2026-04-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
The highest resolution near-IR spectrum of the imaged planetary mass companion 2M1207 b
对行星的直接成像搜索揭示了适合光谱学的宽轨道行星，它们的大气层代表了与热彗星辐照大气层的重要比较。使用AO积分场光谱的2 M1207 b，连续辐射的形状在J，H和K波段从大气中的这个年轻的，行星质量的同伴进行测量，以比较与大气和演化模型，和类似的温度在年轻的集群和领域的对象。2 M1207 b光谱具有最高的光谱分辨率（R~300-1500）和最大的波长覆盖范围，包括第一个J波段光谱。高信号噪声的数据允许一个明确的识别签名的低表面重力，并与网格的AMES-Dusty模型的比较揭示了一个最适合的有效温度Teff=1600 K与一个优选的表面重力log g=4.5。J波段的通量相对于几乎所有的L型天体都是低的，H波段吸收特征的详细形状与模型预测的有所不同。2 M1207 b的可能起源和它的低光度进行了检查与新的数据和分析表明，从一个大颗粒的磁盘灭绝是一个可行的方案，并优于散射光学厚盘。2 M1207 b的光谱提供了一个重要的比较，比较了在恒星主星周围轨道上成像的行星大气层光谱中可能存在的特征类型。
2010-03-23 astro-ph.EP
Interpreting the photometry and spectroscopy of directly imaged planets: a new atmospheric model applied to beta Pictoris b and SPHERE observations
我们的目标是解释未来的光度和光谱测量从这些仪器，在行星的物理参数方面，使用最少数量的假设和参数的大气模型。我们发展了系外行星辐射-对流平衡模型（Exo-REM）来分析直接成像的行星的光度和光谱数据。输入参数是行星的表面重力（g），有效温度（Teff）和元素组成。该模型预测了最重要的气体的平衡温度分布和混合比分布。不透明度来源包括H2-He碰撞诱导的吸收和来自八种化合物的分子谱线（包括用Exomol谱线列表更新的CH 4）。铁和硅酸盐云粒子的吸收被添加到预期的凝结水平之上，具有固定的标度高度和在某个参考波长处的给定光学深度。本阶段不包括散射。我们应用Exo-REM的光度和光谱观测的行星β Picasso b获得了一系列的近红外滤波器。我们推导出Teff = 1550 ± 150 K，log（g）= 3.5 ± 1，半径R = 1.76 ± 0.24 RJup（光度测量的2-σ误差条）。这些值与文献中发现的值相当，但误差条更保守，与模型准确度一致。我们能够重现，误差范围内，β Piclodib的J-和H-波段光谱。最后，我们研究了上述参数
2015-08-19 astro-ph.EP
MIRACLES: atmospheric characterization of directly imaged planets and substellar companions at 4-5 $μ$m. I. Photometric analysis of $β$ Pic b, HIP 65426 b, PZ Tel B and HD 206893 B
直接成像的行星和亚恒星伴星是描述自发光大气的关键目标。它们在4-5 $μ$ m的光度外观对大气的化学成分和云含量很敏感。我们的目标是系统地表征直接成像的低质量同伴在4-5 $μ$ m的大气。我们希望均匀地处理这些数据，并在这些大多年轻的低重力物体的热波长下编译一个光度库。通过这种方式，我们希望通过与孤立的棕矮星和大气模型的预测进行比较，找到与它们的光谱类型和表面重力相关的趋势。我们在VLT上使用NACO的高分辨率、高对比度功能，在NB 4.05和/或$M'$滤波器中直接对HIP 65426、PZ Tel和HD 206893的同伴进行成像。对于相同的靶标以及$β$ Pic，我们还分析了使用NB 3.74、$L'$、NB 4.05和$M'$过滤器采集的6个存档VLT/NACO数据集。研究样品的$L'$ -NB 4.05和$L'$ - $M'$颜色均为红色，而$β$ Pic b的NB 4.05- $M'$颜色为蓝色，PZ Tel B为灰色，HIP 65426 b和HD 206893 B为红色（尽管通常显著性较低）。我们的样品的绝对NB 4.05和$M'$通量都大于具有相似光谱类型的场矮星。最后，根据$β$ Pic b的光度学和动力学质量，将其表面引力约束为$\log{g} = 4.17_{-0.13}^{+0.10}$ dex。3-4 $μ$ m处的红色和4-5 $μ$ m处的蓝色可能分…
2020-02-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Extremely Red, Young L Dwarf PSO J318-22: A Free-Floating Planetary-Mass Analog to Directly Imaged Young Gas-Giant Planets
我们利用Pan-STARRS 1发现了一颗极红的晚L矮星，其（J-K）_MKO = 2.84，（J-K）_2质量= 2.78，是目前已知的最红的场矮星，在亚恒星伴星中仅次于2 MASS J1207- 39 b。近红外光谱显示L7的光谱型，并揭示了三角形H带连续谱和弱碱性（KI和Na I）线，这是低表面重力的标志。夏威夷红外视差计划的近红外天体测量给出的距离为24.6+/-1.4秒差距，并表明J波段的绝对星等比L波段的矮星要暗得多。PSO J318-22的位置和运动学指向beta Picture移动组的成员。演化模型给出的温度为1160（-40，+30）K，质量为6.5（-1.0，+1.3）Mjup，使PSO J318-22成为太阳附近质量最低的自由漂浮物体之一。这个天体加入了不断增长的低重力场L矮星的名单，并且是第一个相对于其估计温度严重缺乏甲烷的天体。比较它们的光谱表明，具有相似年龄和温度的年轻L矮星可能具有不同的年轻光谱特征。对于两个具有良好年龄约束的天体（PSO J318-22和2 MASS J 0355 +11），我们发现它们的温度比类似光谱型的场天体低约400 K，但它们的光度相当，即，这些年轻的L型矮星非常红，而且非常冷，但不是“暗发光”。总而言之，PSO J318-22是第一个自由漂浮的天体，其颜色、星等、光谱、光度和质量与HR 8799和2 MASS J1207-3…
2013-10-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evidence that the Directly-Imaged Planet HD 131399 Ab is a Background Star
我们提出的证据表明，最近发现的，直接成像的行星HD 131399 Ab是一个非零自行的背景恒星。根据双子座行星成像仪、VLT/SPHERE和凯克/NIRC 2获得的新的JHK 1 L '测光和光谱，以及对VLT/SPHERE获得的发现数据的重新分析，我们推导出HD 131399 Ab的颜色、光谱和天体测量。更宽的波长覆盖范围和更高的数据质量使我们能够重新调查其状态。它的近红外光谱能量分布排除了晚于L0的光谱型，与K或M矮星一致，这是在观测到的视星等下最有可能成为这个方向背景天体的候选者。如果HD 131399 Ab是一个物理上相关的天体，那么它的投影速度将超过给定质量和距离的HD 131399 A的逃逸速度。我们发现，HD 131399 Ab也没有遵循预期的轨道在无限远的静止背景恒星。解出解释HD 131399 Ab的相对运动所需的自行和视差，我们发现自行为12.3 mas/yr。当与从银河系模型中绘制的预测背景物体相比时，我们发现这种自行很高，但与前4%移动最快的背景恒星一致。根据我们的分析，我们得出结论，HD 131399 Ab是一个背景K或M矮星。
2017-11-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
HD 143811 AB b: A Directly Imaged Planet Orbiting a Spectroscopic Binary in Sco-Cen
Northwestern University（西北大学）；New Mexico State University（新墨西哥州立大学）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；UC Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Hawai'i（夏威夷大学）；University of California Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Notre Dame（圣母大学）；University of Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；SETI Institute（搜寻地外文明研究所）；Amherst College（阿默斯特学院）；Durham University（杜伦大学）；Gemini Observatory（双子座天文台）；Vera C. Rubin Observatory（薇拉·C·鲁宾天文台）；FORTH（希腊研究与技术基金会）；Herzberg Astronomy and Astrophysics, National Research Council of Canada（加拿大国家研究委员会赫茨伯格天体物理学研究所）；University of Victoria（维多利亚大学）；American Museum of Natural History（美国自然历史博物馆）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Université de Montréal（蒙特利尔大学）；Observatoire de la Côte d’Azur（蔚蓝海岸天文台）；Cornell University（康奈尔大学）；United States Naval Observatory（美国海军天文台）；George Mason University（乔治梅森大学）；University of Georgia（佐治亚大学）；Smith College（史密斯学院）
HD 143811 AB b是首个围绕非超宽轨道双星的直接成像行星，通过GPI和Keck观测确认其轨道参数和质量，利用光谱分析表明其为亚恒星伴星。
2025-12-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
ELemental abundances of Planets and brown dwarfs Imaged around Stars (ELPIS): I. Potential Metal Enrichment of the Exoplanet AF Lep b and a Novel Retrieval Approach for Cloudy Self-luminous Atmospheres
该研究通过新型温度梯度约束反演方法，分析直接成像系外行星 AF Lep b 的大气，发现其金属增丰（[Fe/H] > 1.0 dex）并存在硅酸盐云，为行星形成与演化提供新见解。
2023-09-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Gemini-LIGHTS: Herbig Ae/Be and massive T-Tauri protoplanetary disks imaged with Gemini Planet Imager
我们提出了完整的原行星盘的样本，从双子座-大型成像与GPI赫比格/T-tauri调查（双子座-LIGHTS），观察明亮的赫比格Ae/Be星和T-Tauri星在近红外偏振光寻找磁盘演化和正在进行的行星形成的签名。这44个目标是根据它们的近红外和中红外颜色选择的，过渡、过渡前和完整的圆盘数量大致相等。我们的方法明确地不赞成众所周知的，“著名的”磁盘或ALMA观察到的，导致偏差较小的样本适合探测行星形成期间磁盘演化的主要阶段。我们优化的数据减少允许偏振通量低至0.002%的恒星光被检测到，我们报告偏振散射光约80%的目标。我们为47%的目标探测到了点状伴星，包括3颗褐矮星（2颗已确认，1颗新发现），以及一颗新的超级木星质量候选者。我们搜索了偏振通量和系统参数之间的相关性，发现了一些明显的趋势：伴星的存在大大降低了偏振通量水平，远红外过量与非二元系统的偏振通量相关，并且具有环形结构的盘的系统具有恒星质量$<$ 3 Msun。我们的样本还包括四个热的，充满灰尘的“FS CMa”系统，我们在每个系统周围检测到大规模（$>100$ au）散射光，这些神秘系统极端年轻的迹象。科学就绪图像通过多个分发渠道公开提供，使用与VLT/SPHERE团队成员联合开发的新FITS文件标准。
2022-06-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
MIRACLES: atmospheric characterization of directly imaged planets and substellar companions at 4-5 $μ$m. II. Constraints on the mass and radius of the enshrouded planet PDS 70 b
PDS 70的拱星盘上有两颗正在形成的行星，它们正在积极地从环境中吸积气体。在这项工作中，我们报告了使用VLT/NACO在Br $α$和$M'$过滤器中首次检测到PDS 70 b，在Br $α$中初步检测到PDS 70 c，以及对存档的NACO $L'$和SPHERE $H23$和$K12$成像数据的再分析。光盘的近侧也用Br $α$和$M'$滤光片解析，表明散射光在这些波长下不可忽略。PDS 70 b的光谱能量分布由黑体辐射很好地描述，为此，我们将光球温度和光球半径约束为$T_\mathrm{eff}=1193 \pm 20$ K和$R=3.0 \pm 0.2$ $R_\mathrm{J}$。相对较低的测热光度$\log(L/L_\odot) = -3.79 \pm 0.02$加上较大的半径，与完全对流物体的标准结构模型不一致。从这样的模型的预测，并采用最近的估计吸积率，我们得出的行星质量和半径范围内的$M_\mathrm{p}\approx 0.5-1.5$ $M_\mathrm{J}$和$R_\mathrm{p}\approx 1-2.5$ $R_\mathrm{J}$，独立的年龄和后形成的熵的行星。黑体辐射，大光球半径，以及光球和行星半径之间的差异表明红外观测探测行星周围的扩展，尘埃环境，这模糊了其分子组成的观点。最后，我们推导出一个粗略的上限的温度和半径的潜在过剩排放从一…
2020-11-19 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
JWST Coronagraphic Images of 14 Her c: a Cold Giant Planet in a Dynamically Hot, Multi-planet System
研究利用JWST日冕仪成像发现14 Her c，揭示其为动力学热的多行星系统中的寒冷成熟巨行星，并据此探讨系统动荡历史与极冷大气特征。
2025-06-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
JWST color sequence of transiting exoplanets and directly imaged substellar objects
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；JHU Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）
本研究利用JWST等数据构建统一色-星等图序列，揭示凌日行星与亚恒星天体的大气化学差异，发现重力而非辐照主导甲烷特征，为检验大气模型提供了统一图谱。
2026-08-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Mapping Directly Imaged Giant Exoplanets
随着直接成像的巨大系外行星数量的增加，目前的大气模型往往不能完全解释源的光谱和光度。大气模型的一个特别具有挑战性的组成部分是冷凝云层的形成和性质，这从根本上影响行星的能量，不透明度和演化。在这里，我们提出了一套技术，可用于估计这些行星可能显示的旋转调制水平。我们建议，太阳系外行星的这种周期性的光度和光谱变化，由于其旋转的时间分辨观测可以作为一个强大的工具来探测其光学表面的不均匀性。我们提出并讨论了以下问题：a）从光变曲线和/或光谱可以推断出哪些行星性质，特别是我们可以确定旋转周期，斑点覆盖范围，斑点颜色，斑点光谱; b）这些测量所需的仪器/波长/时间采样的最佳配置是什么;以及c）主成分分析是否可以用于反转光变曲线并推导行星的表面地图。我们的模拟描述了均匀（清晰或多云）和斑片状大气之间的预期光谱差异，概述了水，甲烷和CO的主要吸收特征的意义，并提供了一种方法来区分这两种类型的大气。利用当前和未来仪器的模拟光度测定来估计可检测光度变化的水平。我们的结论是，未来的仪器将能够恢复不仅旋转周期，云覆盖，云的颜色和光谱，甚至云的演变。我们还表明，行星的大气层的纵向地图可以推断出其磁盘集成光变曲线。
2012-10-25 astro-ph.EP
Planet gaps in the dust layer of 3D proto-planetary disks: Observability with ALMA
在众多已知的太阳系外行星中，迄今为止只有少数几颗在大轨道半径和相当进化的系统中被直接成像。阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）将有能力在更年轻的时候观测这些广泛的行星系统，从而更好地了解行星形成过程。在这里，我们探索ALMA探测行星在宽轨道上雕刻的间隙的能力。
2013-07-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
A temperate super-Jupiter imaged with JWST in the mid-infrared
研究使用JWST日冕成像在Eps Ind A恒星周围发现一颗温度约275K的温和超级木星，其观测数据与径向和天体测量趋势一致但推翻了先前行星属性，并揭示了可能的高金属丰度大气特征。
2025-03-03 astro-ph.EP
Exploring the formation by core accretion and the luminosity evolution of directly imaged planets: The case of HIP 65426 b
SPHERE最近在距离其宿主约100天文单位处发现了一个与两颗太阳质量恒星HIP 65426有着低质量伴星的天体。解释超级类木行星的存在，在大的分离，揭示了直接成像，目前是一个悬而未决的问题。我们希望得到HIP 65426 b的质量和初始熵的统计约束，并探索可能的形成途径的直接成像对象的核心吸积范式内，专注于HIP 65426 b。对行星质量和形成后熵的限制来自其年龄和光度以及冷却模型。第一次，人口合成的结果也被用来告知结果。然后，形成模型，包括N体动力学与几个胚胎每个光盘被用来研究可能的形成历史和可能的额外的同伴的属性。最后，两个和三个行星的散射后盘阶段的结果进行了分析，考虑到潮汐。HIP 65426 b的热态质量为Mp = 9.9 + 1.1 - 1.8 MJ，冷态质量为Mp = 10.9 + 1.4 - 2.0 MJ。核心的形成是在距离恒星很小的距离处，然后在几百天文单位处向外散射和失控的吸积，成功地复制了HIP 65426 b的质量和距离。另一种情况是，如果系统中有两颗或更多的巨行星足够接近，以至于在星盘分散时处于不稳定的轨道上，那么最终可能会有一颗行星处于一个类似HIP 65426 b的轨道上，并且离心率相对较高（>~ 0.5）。如果这种散射的情况解释了它的形成，HIP 65426 b被预测有一个高离心率，并伴随着一个或几个大约木星质量的行星在较小的半长轴，也可能有一个高…
2019-02-20 astro-ph.EP
JWST Directly Images Giant Planet Candidates Around Two Metal-Polluted White Dwarf Stars
研究利用JWST/MIRI在两颗富金属白矮星周围直接发现巨行星候选体，质量约1–7个木星质量，并可能证明宽间距巨行星可在恒星演化后幸存并导致白矮星金属污染。
2024-01-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Characterization of the Host Binary of the Directly Imaged Exoplanet HD 143811 AB b
利用FEROS高分辨率光谱和未分辨光度学数据，测定了直接成像系外行星宿主双星HD 143811 AB的精确轨道周期、质量比及两子星质量，为行星形成演化研究提供关键参数，并指出需更多观测以检验行星与双星轨道的共面性。
2025-11-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Discovery of a directly imaged planet to the young solar analog YSES 2
缩写。通过选择具有相似年龄和质量的恒星，年轻太阳系外行星巡天（YSES）旨在探测和描述天蝎座-半人马座协会中太阳型宿主恒星的行星质量伴星。我们的调查是用VLT/SPHERE进行的，曝光时间短，每颗星每片滤光片5分钟。恒星点扩散函数（PSF）的扣除是基于参考星差分成像（RDI），使用调查中的其他目标结合主成分分析。我们发现了YSES 2b，它是K1恒星YSES 2（TYC 8984-2245-1）的行星质量伴星。主要的盖亚EDR 3距离为110 pc，我们推导出修正后的$1.1\,M_\odot$质量和年龄约为1400万年。我们发现的同伴在两个观测时代西南的恒星在一个位置角为205 $^\circ$和分离的$\sim1.05''$，这转化为一个最小的物理分离115 AU的距离系统。我们推导出一个测光行星质量的$6.3^{+1.6}_{-0.9}\,M_\mathrm{Jup}$使用AMES-COND和AMES-dusty演化模型，这个质量对应的质量比$q=(0.5\pm0.1)$ %的主要。这是迄今为止直接成像行星围绕太阳型恒星的最低质量比。我们讨论了潜在的形成机制，并发现行星的当前位置与磁盘引力不稳定性形成兼容，但其质量低于数值模拟的预期。通过核心吸积的形成必须发生在更靠近恒星的地方，但我们没有发现支持所需向外迁移的证据，例如通过散射系统中另一个未发现的同伴。YSES 2b是进一步…
2021-04-21 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The International Deep Planet Survey II: The frequency of directly imaged giant exoplanets with stellar mass
径向速度和凌日方法对于研究短轨道周期的系外行星是有效的，但它们很难探测可以使用直接成像的大间隔物体。我们对292颗年轻的邻近恒星进行了国际深行星调查，以寻找巨大的系外行星并确定它们的频率。我们开发了一个管道，用于统一处理我们使用NIRC 2/Keck II、NIRI/Gemini North、NICI/Gemini South和NACO/VLT记录了14年的所有数据。流水线首先应用美容校正，然后降低散斑强度以增强图像中的对比度。国际深行星调查的主要成果是发现了HR 8799系外行星。我们还发现了59个可见多星系统，包括16个新的双星系统和2个新的三星系统，以及2，279个点状源。我们使用蒙特卡罗模拟和贝叶斯定理来确定1.05[+2.80-0.70]%的恒星至少拥有一颗0.5到14 M_J和20到300 AU之间的巨行星。这个结果是假设行星质量和半长轴均匀分布而得到的。如果我们考虑幂律分布作为近距离行星的测量结果，则推导出的频率为2.30[+5.95-1.55]%，这让人想起假设对蒙特卡罗输出分布的强烈影响。我们也没有发现任何证据表明导出的频率取决于宿主恒星的质量，而对于近距离行星则是如此。国际深层行星调查提供了一个已确认的背景来源数据库，可能对其他系外行星直接成像调查有用。它还对至少有一颗巨行星的恒星数量提出了新的限制，使几乎所有以前的作品所得出的频率减少了两倍。
2016-07-27 astro-ph.EP
The search for disks or planetary objects around directly imaged companions: A candidate around DH Tau B
近几十年来，人们通过间接和直接的探测方法发现了数千颗亚恒星伴星。在本文中，我们把注意力集中在用直接成像技术探测到的亚恒星伴星上，主要目标是调查它们的近距离环境，寻找更多的伴星和卫星，以及盘和环。任何这样的发现都将揭示许多尚未解决的问题，特别是关于它们可能的形成机制。为了揭示直接成像的同伴的束缚特征，我们需要抑制来自源本身的贡献。因此，我们开发了一种方法的基础上的负假同伴（NEGFC）技术，首先估计的位置在视场（FoV）和通量的成像同伴，然后减去一个重新缩放的模型点扩散函数（PSF）从成像同伴。接下来，它执行技术，如角差分成像（ADI），以进一步消除恒星的准静态图案。我们应用该方法与SPHERE在SHINE GTO调查中观察到的亚恒星物体的样本。在我们分析的27颗行星和褐矮星中，我们探测到了一个可能的点源，靠近DH Tau B。这颗候选伴星在四次不同的SPHERE观测中被探测到，估计质量为$\sim 1$ M \textsubscript{Jup}，与褐矮星的质量比为$1/10$。这个双星系统，如果得到证实，将是第一个这样的系统，为这种双星的形成机制，演化和频率开辟了有趣的问题。为了解决后者，残差和对比度达到了25个伴星的样本观测与SPHERE。如果DH Tau Bb伴星是真实的，则得到的双星分数是$\sim 7\%$，这与对场棕矮星的结果很好地一致。
2020-07-20 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
A Combined VLT and Gemini Study of the Atmosphere of the Directly-Imaged Planet, beta Pictoris b
我们分析了新的/档案VLT/NaCo和双子座/NICI高对比度成像的年轻，自发光行星$β$ Picardia b在七个近中红外光度过滤器，使用先进的图像处理方法，以实现高信噪比，高精度测量。虽然$β$ Pic b的近红外颜色模仿了标准的多云早中期L型矮星，但与L/T型矮星序列相比，它在中红外区域过于明亮。很少有亚恒星/行星质量的天体--如$κ$ And b和1 RXJ 1609 B--能与$β$ Pic b的$JHK_{s}L^\prime$测光相匹配，而且它的3.1 $μm$和5 $μm$测光特别难以重现。采用云处方和大（$\sim$ 60 $μm$）尘埃颗粒的大气模型未能再现$β$ Pic b光谱。然而，包含与HR 8799 bcde相似的厚云但具有小（几微米）模态颗粒尺寸的模型在不确定性范围内与数据一致。假设太阳丰度模型、厚云和小尘埃粒子（$<a>$ = 4 $μm$），我们推导出大气参数log（g）= 3.8 $\pm$ 0.2和$T_{eff}$ = 1575- 1650 $K$，推断质量为7 $^{+4}_{-3}$ $M_{J}$，光度log（L/L $_{\odot}$）$\sim$ -3.80 $\pm$ 0.02。最佳估计的行星半径，$\approx$ 1.65 $\pm$ 0.06 $R_{J}$，接近热启动模型允许的行星半径上限，考虑到主星的年龄，可能反映了…
2013-08-13 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Three radial gaps in the disk of TW Hydrae imaged with SPHERE
我们提出了在0.63，0.79，1.24和1.62微米的PDI模式下使用SPHERE进行的TW Hya盘的散射光图像。我们还介绍了H2/H3波段ADI观测。三个不同的径向凹陷的偏振强度分布中看到，约85，21，和6~au。整体强度分布具有高度的方位对称性;盘面朝南比平均亮度稍亮，朝西北偏暗。ADI观测没有发现明显的圆盘中的点源。我们的观测结果具有1到2au的线性空间分辨率，与最近ALMA尘埃连续体观测结果相似。亚微米大小的尘埃颗粒，占主导地位的光盘表面的光散射强烈耦合到气体。我们建立了一个辐射转移圆盘模型，该模型具有自洽温度和垂直结构迭代，并包含了粒度依赖的尘埃沉降。这种方法可以提供更高的空间分辨率比ALMA气体管线观测可行的气体分布的独立约束。我们发现，在“间隙”的气体表面密度减少了50%至80%，相对于未扰动的模型。如果嵌入式行星负责雕刻的差距，那么他们的质量最多是几个10地球。观测到的间隙更宽，侧翼更浅，比预期的行星盘与这种低质量行星的相互作用。如果正在形成的行星体已经经历了坍缩，并且处于“坍缩阶段”，那么它们可能会在未来的设施中被直接观测到，例如E-ELT的METIS。
2016-10-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Color Classification of Extrasolar Giant Planets: Prospects and Cautions
迄今为止，直接成像行星的大气特征仅限于对年轻、自发光的类木行星的地面观测。近期的空间和地面设施，如\emph{WFIRST}和ELT，将能够直接在反射光下对成熟的类木行星成像，这是支持未来旨在直接在反射光下对类地行星成像的设施（如HabEx、LUVOIR）的关键一步。这些未来的设施正在考虑使用测光来分类行星。在这里，我们通过分析分布在不同金属丰度，压力-温度分布，云特性和相位角的9，120个理论反射光谱的网格，研究了使用颜色对气体巨行星进行分类的复杂性。我们确定这些行星的参数是如何相关的颜色在\emph{WFIRST}光度箱和其他光度箱在文献中提出的。然后，我们概述了在什么条件下可以使用几种监督多元分类算法对巨行星种群进行分类。我们发现，在反射光成像的巨行星可以被分类的金属丰度与$>$ 90\%的准确性，如果他们是\emph{a prior}已知没有显着的云覆盖在大气的可见光部分，至少有3个过滤器的观测。如果云的存在是未知的\emph{a priori}，直接成像的行星可以更准确地分类其云的属性，而不是金属或温度。此外，我们能够区分多云和无云人口与$>$ 90\%的准确度与3个过滤器的意见。我们的统计管道可以在GitHub上使用，并且可以扩展以优化未来任务概念的科学产出。
2018-07-23 astro-ph.EP
A planetary-mass candidate imaged in the Young Suns Exoplanet Survey
本研究在YSES巡天中探测到一个宽轨道行星质量候选体，若确认，其极宽分离将挑战现有气态巨行星形成理论。
2025-05-19 astro-ph.EP
The Directly Imaged Planet around the Young Solar Analog 1RXS J160929.1-210524: Confirmation of Common Proper Motion, Temperature and Mass
巨行星通常被认为是在其宿主恒星的几十个天文单位内形成的，因此当我们在上天蝎座协会的500万年前的太阳质量恒星1 RXS J160929.1-210524周围发现一个行星质量（~0.008 Msun）的伴星时，这是一个惊喜。当时，我们将该天体在上天蝎座的成员资格-从近红外，H和K波段光谱学中建立-以及它与主天体的接近度（2.2”或330 AU）作为伴侣关系的有力证据，但无法验证它们共同的自行。在这里，我们提出了后续的天体测量，确认伴星确实是与主星共同运动，我们解释为证据，它是一个真正的约束行星质量的同伴。我们还提出了新的J-带光谱和3.0-3.8微米测光的同伴。基于与模型光谱的比较，这些新的测量结果与先前估计的伴随有效温度1800+/-200 K一致。我们提出了一个新的估计的基础上的演化模型和计算的辐射光度的同伴;我们得到的值为0.008（-0.002/+0.003）Msun，再次与我们以前的结果一致。最后，我们提出了系统的角微分成像观测，使我们能够排除系统中质量超过1，2和8 Mjup的行星，投影距离分别大于3”（~440 AU），0.7”（~100 AU）和0.35”（~50 AU）。这颗伴星是迄今为止在如此大的轨道距离上所知质量最小的;它表明行星质量范围内的物体存在于数百天文单位的轨道间隔处，对目前的形成模型构成了严重的挑战。
2010-07-26 astro-ph.EP
Directly Imaged L-T Transition Exoplanets in the Mid-Infrared
气态巨行星发出的大部分光是中红外线（$\gtrsim$ 3 $μ$ m），测光和光谱学对我们理解太阳系外行星的整体性质至关重要。特别重要的是L和M波段大气窗口（3-5 $μ$ m），这是地面高对比度成像仪目前可达到的最长波长。我们提出了双目LBT AO图像的HR 8799行星系在6个窄带滤波器从3-4 $μ$ m，和麦哲伦AO图像的2 M1207行星系在更广泛的3.3 $μ$ m波段。这些系统包括五颗已知的系外行星，其光度与L $\rightarrow$ T过渡棕矮星一致。我们的研究结果表明，系外行星是明亮的，有较浅的光谱斜率比同等温度的棕矮星在一个波长范围内，包含甲烷的基本吸收功能（由窄带过滤器和更广泛的3.3 $μ$ m过滤器所涵盖的）。对于2 M1207 b，我们发现厚云和由垂直混合引起的非平衡化学可以解释该物体的外观。对于HR 8799行星，我们提出了新的模型，表明大气层必须有片状云，以及非平衡化学。总之，不均匀的表面和垂直混合的存在呈现出动态的行星大气，其中水平和垂直运动都影响化学和冷凝物的配置文件。
2014-06-16 astro-ph.EP
