Terrestrial Exoplanet Simulator (TES): an error optimal planetary systems integrator that permits close encounters
我们提出TES，一个新的n体积分代码的准确和快速的传播的行星系的存在下，密切接触。TES建立在经典的Encke方法的基础上，只将扰动集成到开普勒轨迹中，以减少模拟的误差和运行时间。整个过程中使用可变步长，以便精确处理近距离接触。一套数值的改进，一起使TES最佳的能量误差。与使用ias15的直接集成相比，在所有考虑的测试问题中发现了更低的运行时间。工商业污水附加费是免费提供的。
2021-01-31 astro-ph.EP astro-ph.IM
Vetting Ambiguous Planetary Candidates (APC) in TESS Data: Insights from LATTE Package and Detection of Nine Potential Exoplanet Candidates
Pakistan Space and Upper Atmosphere Research Commission (SUPARCO)（巴基斯坦空间与高层大气研究委员会）；Institute of Frontier and Interdisciplinary Science, Shandong University（山东大学前沿交叉科学研究院）
利用开源 LATTE 软件包研究 TESS 数据中的模糊行星候选体，通过其诊断工具及目视检查光变曲线等确认九个潜在系外行星候选体，证明该软件包在筛选候选体上有效，后续分析或能发现更多候选体。
2026-07-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
Enabling Effective Exoplanet / Planetary Collaborative Science
系外行星科学领域在过去二十年中出现，与传统的太阳系行星科学一起崛起。这两个领域都专注于理解行星的形成和塑造过程，但两个社区之间的科学交流比理想的要少。本白皮书探讨了阻碍跨学科合作的一些制度和文化障碍，并提出了促进更大合作的解决方案。有些解决方案需要美国航天局本身进行结构或政策改革，而另一些解决方案则针对其他机构，包括学术出版商，这些机构也可以促进更大的跨学科性。
2020-07-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
The next frontier in exoplanet science: Imaging our neighbouring planetary systems
Leiden Observatory, Leiden University（莱顿天文台，莱顿大学）
本文探讨了利用高对比度成像技术表征邻近恒星周围的岩石行星，为系外行星科学开辟新前沿。
2025-12-15 astro-ph.EP astro-ph.IM
ExoVista: A Suite of Planetary System Models for Exoplanet Studies
未来的空间和地面系外行星调查研究通常依赖于行星系模型来模拟仪器响应，估计科学产量，进行贸易分析，并研究有效的观测策略。到目前为止，还没有一个行星系模型包含了所有必要的基本物理学，以使研究与所有主要的系外行星探测方法。在这里，我们介绍了一套这样的模型生成的一个新的工具，exoVista。exoVista工具可以在散射光波长下快速生成数千个围绕已知附近恒星的准自洽行星系模型，并有效地记录所有天体的位置、速度、光谱和物理参数随时间的变化。模型化的行星系可用于模拟使用直接成像、凌日、天体测量和径向速度技术的勘测，以及这些不同方法的重叠。
2022-01-07 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
An Integrative Analysis of the Rich Planetary System of the Nearby Star e Eridani: Ideal Targets For Exoplanet Imaging and Biosignature Searches
波江座e是第五接近太阳的恒星，拥有至少三颗行星，并且可能拥有更多。然而，该系统中候选行星的真实性及其完整的行星结构仍然未知。在这里，我们分析了Eridani的行星结构通过ESTAITE，一种方法提供了一个综合评估的系统架构（和可能尚未被发现的行星）相结合的统计，系外行星种群水平的知识与系统上不完整但具体的信息。根据开普勒2000多颗行星的人口统计信息，天文学家预测了系统中另一颗行星最有可能的位置。此外，我们通过N体模拟分析了Eridani系统的动力学稳定性。我们的行星和动力学稳定性分析为行星候选者g，c和f提供了支持，并预测了一个额外的行星候选者，其轨道周期在549 - 733天之间，位于系统的宜居带。我们发现候选行星f，如果存在的话，也会位于宜居带。我们的动力学稳定性分析还表明，波江座e行星的偏心率，如报告所述，不允许一个稳定的系统，这表明他们是较低的。我们介绍了一种新的统计方法来估计的平衡和地面温度的系外行星，根据事先对行星的温度分布。e Eridani是一个丰富的行星系，可能包含两个潜在的宜居行星，它靠近我们的太阳系，使其成为未来成像研究和生物特征搜索的重要目标。
2022-05-12 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
Planetary Complexity Revealed by the Joint Differential Entropy of Eigencolours
提出本征颜色的联合微分熵度量，仅用未分辨光变曲线评估系外行星空间复杂性以搜寻宜居行星，该方法对空间信息敏感、无特定偏向，可作为通用的宜居性指标。
2023-11-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Ariel Planetary Interiors White Paper
最近通过的Ariel欧空局任务将测量大量系外行星的大气成分。然后，这些信息将用于更好地约束行星的整体组成。虽然行星大气的组成与大部分内部之间的联系仍在研究中，但大气组成与测量的系外行星质量和半径的结合将把系外行星表征领域推向下一个层次，并提供对我们银河系行星性质的新见解。在本白皮书中，我们概述了{ \it Ariel}任务内部工作组正在进行的活动，并列出了理想的理论发展以及将行星大气，体积组成和内部结构联系起来的挑战。
2021-03-15 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Fundamental Connections Between the Solar System and Exoplanetary Science
在过去的几十年里，在我们的太阳系之外发现了数千颗行星。这些行星表现出巨大的多样性，它们的大量数量提供了一个统计机会，将我们的太阳系置于行星结构、大气、建筑、形成和演化的更广泛背景下。与此同时，系外行星科学领域正在迅速朝着大气特征、推断表面条件和内部以及评估可居住性的目标迈进。然而，解释系外行星数据需要开发和验证依赖于现场数据的系外行星模型，而在可预见的未来，这些数据只能从我们的太阳系获得。因此，行星科学和系外行星科学都将大大受益于信息双向流动的共生关系。在这里，我们描述了关键的教训和突出的问题，从行星科学，研究是必不可少的解决各种系外行星的主题的基本方面。我们概述了太阳系天体的主要类别，包括类地行星、巨行星、卫星和小天体的这些教训和问题。我们提供了一个讨论这些行星科学问题中有多少可以转化为系外行星观测，将产生关键的洞察力，目前和未来的系外行星的发现。
2021-08-08 astro-ph.EP astro-ph.IM
Constraining Exoplanet Metallicities and Aerosols with ARIEL: An Independent Study by the Contribution to ARIEL Spectroscopy of Exoplanets (CASE) Team
欧空局的大气遥感系外行星大型调查（ARIEL）将于2028年发射，对$\sim$ 1000颗过境系外行星进行调查，将建立在开普勒和TESS的遗产基础上，并通过将其高精度系外行星观测置于大型，具有重要意义的行星群背景下来补充JWST。从两个FGS连续覆盖0.5- 7.8 ~ $μ$ m（0.50- 0.55，0.8 - 1.0和1.0- 1.2 ~ $μ$ m光度法; 1.25- 1.95 ~ $μ$ m光谱）和AIRS（1.95- 7.80 ~ $μ$ m光谱），ARIEL将在其3.5年的任务期间确定大气成分和探测行星形成历史。NASA提出的对ARIEL系外行星光谱学的贡献（CASE）将是ARIEL FGS仪器的一个子系统，包括两个可见光到红外探测器，相关的读出电子设备和热控制硬件。将由波兰科学院空间研究中心建造的FGS将提供精细制导和可见光到近红外光度测定和光谱学，对大气气溶胶贡献和行星引力提供强有力的诊断，这在建立行星能量平衡方面发挥着至关重要的作用。CASE团队在这里介绍了一项独立的研究，研究ARIEL测量系外行星金属丰度的能力，它探测了行星形成的条件，FGS测量散射光谱斜率，它表明系外行星是否有大气气溶胶（云和霾），以及几何散射，这有助于建立行星气候。我们的设计参考任务模拟表明，ARIEL可以测量其1000颗行星的单次访问样本与$>7.5σ$的质量-金属丰度关系，FGS可以…
2019-06-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
Planetary interior and habitability of exoplanets: Recent developments
本文论述了系外行星科学领域的最新发展，将行星的内部与其可居住性联系起来。在这个问题上，我已经详细说明了内部动力学的重要性，并简要回顾了一些主要因素，其中一个行星的内部可以影响太阳系外行星的可居住性。
2021-04-29 astro-ph.EP
A Planetary Mass and Stellar Radius Relationship for Exoplanets Orbiting Red Giants
外行星质量与红巨星宿主恒星半径的散点图显示了一个有趣的积极趋势：较大的恒星拥有更多的大质量行星。这意味着恒星向红巨星的演化会影响系统中行星的质量。
2018-09-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Planetary Magnetism as a Parameter in Exoplanet Habitability
来自太阳系的证据表明，与金星和火星不同，地球上强磁偶极矩的存在有助于维持其表面的液态水。因此，行星磁性可能对岩石系外行星上大气和液态水的长期维持产生重大影响。我们使用Olson和Christensen（2006）的模型来估算半径为R ${}_{p}$ $\le$ 1.23 R $_\oplus$的岩石系外行星的磁偶极矩。即使在模拟最大磁偶极矩时，也只有开普勒-186 f的磁偶极矩大于地球的磁偶极矩，而在星周宜居带探测到的岩石系外行星中，大约有一半的磁偶极矩可以忽略不计。这表明，在优先观测潜在的宜居行星时，行星磁性是一个重要因素。
2019-03-07 astro-ph.EP
Spectroscopic Coronagraphy for Planetary Radial Velocimetry of Exoplanets
我们提出了应用日冕照相技术的光谱直接探测系外行星通过多普勒频移的行星分子线。即使对于一个未解决的近距离行星系，我们表明，一个可见的零和极端的自适应光学系统的组合，可以减少主恒星的光子噪声和增加的总信噪比（S/N）的分子吸收的系外行星大气：它的工作原理作为一个光谱日冕。假设一个30米的望远镜，我们证明了这些高对比度的仪器附近的近距离行星，模仿55 Cnc b（$0.6 λ/D$的角间距在K波段）的好处。我们发现，倾斜误差是最关键的因素，然而，低阶散斑也有助于噪声。假设对未来波前控制技术的估计相对保守，光谱日冕仪可以将对比度增加到$ \sim 50-130 $倍，并且使我们能够获得比没有它的暖彗星和海王星大10 pc的$\sim 3-6 $倍的S/N。如果倾斜误差可以减少到$\lesssim 0.3$ mas（rms），它获得了$\sim 10-30$倍的S/N，使我们能够用一个非常大的望远镜来探测温暖的超级地球。本文阐述了光谱日冕照相术的概念，为未来的光谱直接探测。进一步研究日冕仪和倾斜传感器的选择将使光谱直接探测的应用范围超出光子收集区的限制。
2014-05-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
PyATMOS: A Scalable Grid of Hypothetical Planetary Atmospheres
本研究开发了并行化气候建模工具PyATMOS，以现代地球大气为起点模拟多参数下的假设稳态系外行星大气，生成的公开数据集可支撑宜居性评估与相关机器学习研究。
2023-08-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
A rocky exoplanet classification method and its application to calculating surface pressure and surface temperature
由于目前探测到的系外行星超过5,000颗，因此需要一种主要的分类方法来优先考虑生物特征观测的候选者。在这里，我们开发了一种分类方法来分类岩石系外行星最接近的太阳系模拟使用现有的数据观测到的恒星和行星的功能，质量和半径，非热大气逃逸，热大气逃逸，恒星辐射边界。将这种分类方法应用于我们样本中的720颗岩石系外行星，这些行星在行星质量，半径，恒星温度和通过蒙特卡罗模型传播的通量方面具有不确定性，表明22% $\pm$ 8%是水星类似物，39% $\pm$ 4%是火星类似物，11% $\pm$ 1%是金星类似物，2% $\pm$ 1%是地球类似物，26%的$\pm$ 12%在我们的太阳系中没有已知的行星对应物。外推到LHS 3844 b和GJ 1252 b的条件下，我们的分类方法给出了与当前观测结果相当一致的结果。随后，为了证明这种分类方法的功能，我们在调整后的表面压力与温度相图上绘制了系外行星的编目样本，对潜在的表面相（气体，液体或冰）进行了更现实的估计。我们的新分类方法可以帮助未来系外行星表征任务的目标选择。
2023-01-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
ExoGAN: Retrieving Exoplanetary Atmospheres Using Deep Convolutional Generative Adversarial Networks
系外行星的大气反演通常涉及计算密集型贝叶斯采样方法。大的参数空间和日益复杂的大气模型造成了计算瓶颈，迫使在统计采样精度和模型复杂性之间进行权衡。这对于即将到来的JWST和ARIEL观测尤其如此。我们介绍ExoGAN，即系外行星生成对抗网络，这是一种新的深度学习算法，能够使用无监督学习识别分子特征，大气痕量气体丰度和行星参数。一旦经过培训，ExoGAN可广泛应用于大量仪器和行星类型。ExoGAN检索比传统检索速度有了显著提高，既可用作最终大气分析，也可为后续检索提供事先约束。
2018-10-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Search for a circum-planetary material and orbital period variations of short-period Kepler exoplanet candidates
最近，Rappaport等人（2012）发现了一颗独特的短周期水星大小的开普勒系外行星候选者KIC 012557548 b。这个物体是一颗正在凌日的解体系外行星，有一个环绕行星的物质--彗星状的尾巴。像KIC 012557548 b这样的近距离系外行星受到最大的行星-恒星相互作用的影响。这种相互作用可以具有各种形式。在某些情况下，它可能会导致彗星状尾巴的形成。与主星的强相互作用，和/或额外行星的存在可能会导致行星轨道周期的变化。我们的主要目标是寻找类似于KIC 012557548 b的彗星尾巴和长期的轨道周期变化。我们对短周期开普勒系外行星候选者中彗星状尾巴形成的频率感到好奇。我们集中在一个样本的20个接近的候选人与一个类似的周期KIC 012557548 b从开普勒任务。
2014-10-06 astro-ph.EP
Follow-up radio observations of the $τ$ Boötis exoplanetary system: Preliminary results from NenuFAR
本文利用 NenuFAR 对 τ Boo 系外行星系统进行后续射电观测，未探测到此前 LOFAR 报告的爆发式辐射，并讨论了仪器系统效应或行星辐射变化性等可能的解释。
2023-10-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Simulating Reflected Light Exoplanet Spectra of the Promising Direct Imaging Target, $\upsilon$ Andromedae d, with a New, Fast Sampling Method Using the Planetary Spectrum Generator
模拟系外行星的日冕剖面是规划和解释未来直接成像观测的关键。在本文中，我们演示了使用行星光谱发生器产生模拟的反射光系外行星光谱。我们使用PSG检查直接成像的系外行星光谱的所有模型相关的多个问题，并产生明亮的，附近的系外行星$\upsilon$仙女座d，下一代设施的潜在直接成像目标的样本光谱。我们引入了一种新的、快速且准确的二次采样技术，该技术使磁盘集成光谱的计算比切比雪夫-高斯采样快一个数量级，以进行中到高分辨率采样。使用这种方法和第一性原理推导的大气$\upsilon$和d，我们模拟了各种不同的潜在的大气配置的相位相关的光谱。$\upsilon$和d的模拟光谱包括具有不同雾度和云特性的版本。基于我们的综合分析，这颗行星的轨道参数，相位和照明适当的模型光谱，和现实的仪器噪声参数，我们发现，$\upsilon$和d是一个潜在的有利的直接成像和光谱目标的日冕仪（CGI）的南希格雷斯罗马太空望远镜。当包括对应于Roman CGI SPC光谱模式的噪声模型时，PSG预测在Roman CGI SPC光谱模式（R=50光谱）和频带1 HLC成像模式的中心波长箱中达到模拟光谱的信噪比为10所需的时间分别为大约400小时和小于40小时。我们还讨论了潜在的途径来提取有关行星及其大气层的信息与未来的观测，并发现罗马的观测可能能够约束行星的内部温度。
2021-06-30 astro-ph.EP astro-ph.IM
Mapping Exoplanets
针对系外行星距离过远无法直接分辨圆面的问题，研究人员利用自转、轨道运动及掩食现象推断其空间不均一性，已绘制短周期巨行星的热辐射与反照率图谱以约束大气特性，未来或可实现类地行星表面制图。
2024-01-30 astro-ph.EP
Searching for Life-As-We-Don't-Know-It: Mission-relevant Application of Assembly Theory for Exoplanet Life Detection
本文提出利用组装理论分析行星大气以检测生命，通过量化分子物种组合的最小复杂度，为哈布利世界观测站提供生物标志物框架，探索未知生命形式。
2026-04-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
Alfnoor: assessing the information content of Ariel's low resolution spectra with planetary population studies
ARIEL太空望远镜将提供大量多样的系外行星光谱样本，在$0.5 \to 7.8 \; μm$波长范围内对大约1000颗系外行星进行光谱观测。本文研究了ARIEL侦察巡天低分辨率透射光谱的信息量。ARIEL侦察巡天的目标之一也是识别大气中没有分子特征的行星。在这项工作中，（1）我们提出了一种策略，可以选择候选行星在ARIEL的更高分辨率层中重新观察;（2）我们提出了一种度量标准，可以通过大气成分对系外行星进行初步分类，而无需进行大气检索;（3）我们引入了寻找其他方法以更好地利用数据科学内容的可能性。
2021-10-01 astro-ph.EP astro-ph.IM
Developing a vision for exoplanetary transit spectroscopy: a shared window on the analysis of planetary atmospheres and of stellar magnetic structure
我们描述了如何在ELT和JWST时代的系外行星大气的准确表征将不可避免地需要考虑对流和磁场引起的恒星不均匀性。现有的证据表明，在观测到的凌日光谱的恒星和行星的签名的混合物。最后，我们讨论了如何通过多管齐下的方法，包括新的太阳参考光谱，改进的MHD建模，以及所涉及的社区之间的协同合作，从太阳到恒星和系外行星天文学家解开这两个组件。
2019-04-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Comprehensive Parameter Determination of Exoplanet through Asteroseismic Host Star Constraints
本研究利用星震学约束宿主恒星参数，结合贝叶斯框架和MCMC方法，高精度确定系外行星的质量、半径和轨道参数，尤其适用于演化恒星系统，并强调星震学在连接恒星与行星科学中的关键作用。
2025-02-26 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Using Independent Component Analysis to detect exoplanet reflection spectrum from composite spectra of exoplanetary binary systems
对系外行星的波长依赖性散射的分析代表了一种直接的方式，可以提供对其大气成分的洞察力，并限制理论行星大气建模。波长依赖的反射光可以从系外行星的主星反射光中推断出来，但这不是一个简单的任务。事实上，行星信号可能比主星的通量低几个数量级（$10^{-4}$或更低），因此使其提取非常具有挑战性。最近，利用互关联函数（CCF）或自相关函数（ACF）技术成功地探测到了51~Peg\，b的行星特征。在本文中，我们提出了一种替代方法的基础上使用独立分量分析（ICA）。与上述技术相比，ICA的主要优点是提取是\textit{"blind"}，即它不需要任何潜在信号的\textit{a priori}知识，并且我们的方法不仅允许我们检测行星信号，而且还可以估计其波长依赖性。为了显示和量化我们的方法的有效性，我们成功地将其应用到模拟数据和实际数据的食双星系统。最后，将该方法应用于实际的51~Peg~+~51~Peg\，b数据，提取出了51~Peg的信号，但由于输入合成谱的$SNR$不足，无法很好地检测出51~Peg\，b的反射谱。然而，我们的研究结果表明，与“特设”预定的观测ICA的方法将是，在透视，一个非常有效的工具，用于研究系外行星的大气。
2019-08-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Spin Effect on Planetary Radial Velocimetry of Exoplanets
研究了太阳系外行星自转对太阳系外行星昼侧光谱中行星径向速度的影响。为了定性地理解自旋效应，我们在以下假设条件下导出了行星表面强度加权径向速度的解析公式：1）恒定的无进动固体自转，2）分子/原子稳定均匀的分布，3）来自向阳半球的发射模型，4）圆形轨道。在这些假设下，我们发现PRV的曲线被行星自转所扭曲，这种反常的特征是赤道处的自转径向速度和自转轴与轨道运动轴在天球面上的投影角λ_p，类似于Rossiter-McLaughlin效应。后者可以限制行星的自转。利用3 km/s精度的伪卫星模拟数据，我们演示了如何估算λ p和赤道处的自旋径向速度。我们发现，严格的偏心率约束是至关重要的检测自旋效应。虽然我们的公式仍然是定性的，我们的结论是，在向阳面光谱的PRV将是一个强有力的手段来约束行星的自旋。
2012-10-10 astro-ph.EP
Enabling Exoplanet Demographics Studies with Standardized Exoplanet Survey Meta-Data
本文针对系外行星巡天元数据缺失制约族群统计研究的问题，围绕五种探测技术提出标准化元数据建议，以支持稳健、可复现的系外行星人口统计分析。
2023-04-24 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Deciphering Sub-Neptune Atmospheres: New Insights from Geochemical Models of TOI-270 d
本研究通过热化学平衡计算和星云气体模型，解释JWST对TOI-270 d的观测，提出其大气可能源于岩石世界，并揭示C、O富集及N亏损特征，表明系外行星地球化学已趋成熟。
2025-04-16 astro-ph.EP
Estimation of Planetary Photometric Emissions for Extremely Close-in Exoplanets
像开普勒这样的任务提供的光度数据的精确度为研究人员提供了测量百万分之几十（ppm）量级的光变化的能力。这种精度水平使研究人员能够测量由于系外行星凌日造成的光损失以及系外行星发出的光，或行星光度发射。行星光度辐射是由于系外行星的热辐射和反射的恒星光。在许多情况下，假设入射恒星光可以被建模为平面平行光线。对于非常接近的系外行星，必须考虑宿主恒星的有限角尺寸，平面平行射线模型失效。以这种方式模拟入射恒星辐射的一个结果是创建三个不同的区域，而不是平面平行射线模型中的两个区域。这三个区域是完全照明、半影和非照明区域。半影区的存在意味着超过一半的系外行星将至少部分地被宿主恒星照亮。在这项工作中，我们将提出一个完整的推导反射光度的充分照明区。此外，我们将提出一个轮廓的半影区的反射强度分布的推导。在这项工作中，我们还将通过将三个区域中的每一个都视为在恒定温度下发射的黑体，推导出系外行星的热光度的新表达式。最后，它将表明，估计的半径的系外行星需要适当的会计光从半影区期间的主要过境。不这样做的风险是低估了系外行星的半径，高估了它的几何半径和夜面温度。
2019-01-05 astro-ph.EP
Atmospheric Evolution
地球的大气层是随着挥发性物种在大气层、海洋、生物量和固体地球之间的循环而演变的。本文从“地球系统“的角度评述了控制大气演化的地球化学、生物学和天体物理学过程，不仅有助于理解地球的历史，而且有助于推广到其他太阳系行星和系外行星。
2017-10-29 astro-ph.EP
Oxygen fugacities of extrasolar rocks: Evidence for an Earth-like geochemistry of exoplanets
氧逸度是衡量岩石氧化程度的一个指标，它会影响行星的结构和演化。太阳系中的大多数岩石天体形成时的氧逸度大约比太阳系中富含氢的气体高五个数量级。目前还不清楚太阳系中的这种岩石氧化是否是其他行星系中的典型现象。我们利用在六颗被岩石吸积污染的白矮星中观察到的元素丰度来确定这些太阳系外岩石中氧化铁的比例，从而确定它们的氧逸度。这一结果与地球、火星和太阳系中典型小行星的氧逸度一致，表明至少有一些岩石系外行星在结构和地球化学上与地球相似。
2019-10-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Impact of Planetary Rotation Rate on the Reflectance and Thermal Emission Spectrum of Terrestrial Exoplanets Around Sun-like Stars
需要建立强有力的大气和辐射转移模型，以正确解释类地系外行星的反射光和热发射光谱。这将有助于打破众多大气，行星和恒星因素之间的观测简并性，这些因素驱动行星气候。在这里，我们使用ROCKE-3D大气环流模型模拟了太阳周围类似地球的世界的气候，这些世界的旋转周期越来越慢，从类似地球到完全与太阳同步。然后，我们提供这些结果作为输入的光谱行星模型（SPM），它采用智能辐射转移模型来模拟行星的光谱，因为它将被观察到从未来的太空望远镜。我们发现，行星自转速率减慢的主要可观察影响是云分布、高度和不透明度的改变，这些变化随后通过改变生物相关气体物种的吸收带深度（例如，H2O、O2和O3）。我们还确定了一个潜在的诊断功能的同步旋转的世界中红外H2O吸收/发射谱线。
2020-04-01 astro-ph.EP
Observations of planetary winds and outflows
我们最近达到了发现5，000颗系外行星的里程碑。与太阳系形成鲜明对比的是，我们迄今为止所知道的大多数系外行星的轨道都非常接近它们的宿主恒星，导致它们在生命的某个阶段通过大气逃逸而失去大量的气体。在一些行星上，这一过程可能非常戏剧性，以至于它们在几百万到几十亿年的时间尺度上缩小，从而在过境系外行星的人口统计中留下了印记。根据凌日的几何形状、电离条件和大气特性，可以使用紫外线、光学或近红外线的透射光谱来观察行星外流。本文将讨论蒸发系外行星的主要观测技术及其结果。到目前为止，我们有证据表明至少有28颗系外行星正在失去大气层，文献报道至少有42颗未被探测到。
2022-11-29 astro-ph.EP
On the parameter refinement of inflated exoplanets with large radius uncertainty based on TESS observations
我们使用凌日系外行星勘测卫星（TESS）提供的公开数据重新访问了10个已知的系外行星系统。在这项工作中提出的样本包括短周期凌日系外行星，膨胀的半径和大报告的不确定性，其行星半径。这些值的精确确定是至关重要的，以开发准确的演化模型和了解这些系统的膨胀机制。为了评估行星半径测量，我们利用了行星与恒星半径之比，这是一个可以在凌日事件期间测量的量。我们用一个去趋势模型和一个渡越模型来拟合每个目标的渡越光变曲线。此外，我们使用了基于马尔可夫链蒙特卡罗方法的emcee来评估每个感兴趣的系统参数的最佳拟合后验分布。我们将WASP-140 b的行星半径改进了约12%，并且我们将其报告的不对称半径不确定性提高了约86%和67%。我们还用2 $σ$修正了WASP-120 b的轨道参数。此外，使用高节奏TESS数据集，我们能够解决文献中关于系外行星WASP-93 b的行星半径的差异。对于我们样本中的所有其他系外行星，尽管文献中有一种暂定的趋势，即（近）掠食系统的行星半径略有高估，但行星半径估计和轨道参数都得到了来自太空的独立观测的证实，表明TESS和地面观测总体上吻合良好。
2022-01-06 astro-ph.EP
Retrieval of Planetary Rotation and Albedo from DSCOVR data
系外行星的领域已经从系外行星探测的专属领域迅速扩展到包括系外行星的表征。实现这一特性的关键一步将是从高度欠采样的成像数据中检索行星的自转和自转速率。深空气候观测站提供了一个独特的机会，利用地球表面阳光照射的高节奏数据来测试这种检索方法。DSCOVR上有两个美国航天局的仪器可用于完成这一任务：美国航天局的仪器地球多色成像照相机和国家标准和技术研究所高级辐射计。在这里，我们简要介绍了这些仪器的属性和可以用它们的数据产品探索的系外行星科学。这些都是在美国航天局未来的直接成像任务的范围内描述的系外行星。
2015-11-12 astro-ph.EP
A Planetary Illusion's Funeral: Non-detection of a Gaia DR3 Exoplanet Candidate, and the Role of Intermediate-precision Radial Velocities in Gaia Exoplanet Follow-up
Centre for Astrophysics, University of Southern Queensland（南昆士兰大学天体物理中心）；Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）；Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森尼天体物理中心）
本文报告了Gaia DR3释放后对HD 12800的径向速度观测，未检测到行星候选者，但指出原候选者应易被检测。讨论了中等精度径向速度谱仪在Gaia天文摄影后续研究中的作用，对Gaia DR4的后续研究有重要意义。
2026-03-19 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Planetary Spectrum Generator: an accurate online radiative transfer suite for atmospheres, comets, small bodies and exoplanets
我们已经开发了一个在线辐射传输套件（https：psg.gsfc.nasa.gov），适用于广泛的行星物体（例如，行星、卫星、彗星、小行星、TNO、KBO、系外行星）。行星光谱发生器（PSG）可以合成来自任何天文台的宽波长范围（UV/Vis/近IR/IR/远IR/THz/sub-mm/Radio）的行星光谱（大气和表面）。JWST，ALMA，Keck，SOFIA），任何轨道飞行器（例如，ExoMars、Juno）或任何着陆器（例如，MSL）。这是通过结合几种最先进的辐射转移模型、光谱数据库和行星数据库（即，气候和轨道）。PSG有一个3D（三维）轨道计算器，可以计算太阳系中大多数天体和所有已确认的系外行星，而辐射传输模型可以从几个光谱库中摄取数百个物种的数十亿光谱特征。它集成了最新的辐射传输和散射方法，以便通过逐线计算来计算高分辨率光谱，并在中等分辨率下利用高效的相关k方法，而对于计算彗星光谱，PSG处理非LTE和LTE激发过程。PSG包括一个现实的噪声计算器，它集成了几个望远镜/仪器配置（例如，干涉测量法，日冕仪）和探测器技术（例如，CCD、外差探测器、测辐射热计）。这种将先进的光谱方法整合到在线工具中的做法可以极大地服务于行星界，最终能够从遥感数据中检索行星参数，有效的飞行任务规划战略，解释当前和未来的行星数据，校准光谱数据，以及开发新的仪器/航天器概念。
2018-05-23 astro-ph.EP
Exoplanet Radio Transits as a Probe for Exoplanetary Magnetic Fields -- Time-dependent MHD Simulations
我们进行了一系列随时间变化的磁流体动力学模拟的HD 189733恒星行星系统，以预测无线电过境调制由于恒星风和行星磁场之间的相互作用。该模拟结合了恒星日冕和风的模型，以及以完全动态的、随时间变化的方式绕恒星运行的系外行星。我们的模拟生成合成无线电图像，使我们能够获得不同频率的合成无线电光变曲线。我们在射电光变曲线中找到了行星运动的明显证据。此外，我们发现特定的光变曲线中的重复功能，这是由于在过境期间在恒星前面的行星磁层的通道。更重要的是，我们发现一个明确的依赖于行星磁场的强度，这些光变曲线功能的大小和相位。我们的工作表明，如果可以观测到无线电凌日，它们确实可以提供有关凌日系外行星磁场强度的信息。未来的工作参数化这些光变曲线的功能和它们对行星磁场强度的依赖将提供工具来搜索这些功能的无线电观测数据集。由于我们的研究只考虑来自主星的热射电辐射，因此需要非常灵敏的射电干涉仪来探测这类行星凌日。
2022-08-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effects of planetary mass uncertainties on the interpretation of the reflectance spectra of Earth-like exoplanets
本研究使用贝叶斯反演框架ExoReL$^\Re$探讨行星质量不确定性对类地系外行星反射光大气表征的影响，发现质量不确定性在10%以内可准确反演含云大气参数，否则会导致主要气体误判并影响宜居性评估。
2025-02-03 astro-ph.EP
Understanding planetary context to enable life detection on exoplanets and test the Copernican principle
在系外行星上寻找生命的动机是生命可以改变其行星环境的普遍方式。大气中的气体，如氧气和甲烷是有希望的候选人，这种环境改造由于其生产将赋予进化的好处。然而，确认这些气体是由生命产生的，而不是由地球化学或天体物理过程产生的，将需要彻底了解行星的背景，包括预期的无生命行星的反事实大气演变。在这里，我们评估了目前对几个候选生物特征及其即将到来的可观测性的行星背景的理解。我们审查的背景框架，氧和描述如何固定的非生物氧的情况下可能是可测试的。与氧气相反，目前对行星环境如何控制非生物甲烷（CH $_4$）产生的理解是有限的，即使缺氧大气中的CH $_4$生物特征可以很容易地用詹姆斯韦伯太空望远镜检测到。我们评估了CH $_4$生物特征的环境背景，并得出结论，丰富的大气CH $_4$与CO $_4$共存，CO：CH $_4$ << 1是生物生产的暗示，虽然精确的阈值取决于恒星的背景和稀疏的非生物CH $_4$的特点。行星背景框架也被认为是替代或不可知生物签名。无论生命在宇宙中的分布如何，未来几十年对类地系外行星的观测将为无生命世界的大气演化提供定量的了解。这一知识将为未来的仪器要求提供信息，以证实其他地方存在生命或确认其明显不存在。
2022-03-01 astro-ph.EP
The Exoplanet Population Observation Simulator. I - The Inner Edges of Planetary Systems
开普勒巡天提供了一个统计普查的行星系到宜居带。由于大多数行星都是非凌日行星，因此轨道结构最好使用对系综种群的模拟观测来估计。在这里，我们介绍了EPOS，系外行星人口观测模拟器，以估计基于最新开普勒数据发布的多行星系统的流行率和轨道结构，DR 25。我们估计，至少有42%的类太阳恒星有近共面的行星系与7个或更多的系外行星。在1天文单位内至少有一颗行星的恒星比例可能高达100%，这取决于对单个凌日行星分布的假设。我们估计类日恒星周围的宜居带中行星的出现率为eta_earth=36+-14%。在多行星系统中，最里面的行星聚集在10天（0.1天文单位）的轨道周期，让人想起原行星盘的内边缘，或者可以用那个位置的行星陷阱来解释。只有一小部分的行星系在长轨道周期内有最内侧的行星，分别有不到8%和3%的行星在水星和金星的轨道内没有行星。这些结果强化了这样一种观点，即太阳系不是一个典型的行星系，而是已知系外行星系统分布中的一个离群点。我们预测，至少有一半的宜居带系外行星伴随着（非过境）行星在较短的轨道周期，因此知识的一个接近系外行星可以用来作为一种方式来优化搜索地球大小的行星在宜居带与未来的直接成像任务。
2018-05-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Role of planetary obliquity in regulating atmospheric escape: G-dwarf vs. M-dwarf Earth-like exoplanets
我们提出了一个三种（H $^+$，O $^+$和E $^-$）多流体磁流体动力学（MHD）模型，赋予了必要的上层大气化学，能够准确地量化的氧离子损失的大小从“类地”系外行星在宜居带，其磁和旋转轴大致彼此重合。我们应用这个模型来研究从磁场的角度来调节大气损失的行星的引力的作用。对于类地系外行星绕太阳型恒星，我们表明，总的大气离子损失率对行星（磁）的依赖性是相对较弱的逃逸率之间变化的$2.19 \times 10^{26}$的$^{-1}$到$2.37 \times 10^{26}$的$^{-1}$。相比之下，在类地系外行星围绕晚型M-矮星运行的情况下，行星度可以影响大气逃逸率（$\sim$ $10^{28}$ s $^{-1}$）超过$2$（或$200\%$）的一个因子。因此，我们的模拟结果表明，行星的引力可能会发挥一个弱到中等的作用，只要保留的大气层（必要的表面可居住性）的关注。
2019-07-31 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Analyzing the Habitable Zones of Circumbinary Planets Using Machine Learning
Beijing Normal University（北京师范大学）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文研究所）
在过去十年中，包括美国宇航局开普勒和TESS任务在内的系外行星探测发现了许多与我们自己的太阳系中的行星有很大不同的世界，包括150多颗围绕双星或多星系统运行的系外行星。这不仅拓宽了我们对系外行星多样性的认识，也促进了我们对复杂双星系统系外行星的研究，并为探索其可居住性提供了动力。在这项研究中，我们调查的宜居带的环联行星的行星轨道和动态告知的宜居带。结果表明，双星的质量比和轨道偏心率是影响行星系轨道稳定性和可居住性的重要因素。此外，行星轨道和动态信息宜居带将行星宜居性分为三类：宜居、部分宜居和不宜居。因此，我们训练机器学习模型，以快速有效地对这些行星系进行分类。
2021-09-17 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.LG
Characterizing Exoplanet Habitability
可居住性是衡量一个环境支持生命的潜力的一个指标，一个可居住的系外行星在其表面支持液态水。然而，一颗行星成功地在其表面保持液态水，是行星、恒星、行星系甚至银河系特征和过程之间复杂相互作用的最终结果，在行星的一生中发挥作用。在本章中，我们将描述我们现在如何确定哪些系外行星最有可能是类地行星，以及在不同假设和行星条件下帮助定义宜居带所需的研究。然后，我们超越了宜居带的概念，探索一个新的框架，着眼于更多的特征和过程，并提供一个全面的调查，他们对一个星球的能力，获得和保持随着时间的推移宜居。我们现在正在进入一个令人兴奋的地球系外行星大气特征的时代，描述行星组成和约束大气的初步观测已经在进行中，计划在不久的将来和遥远的将来提供更强大的观测能力。了解影响行星可居住性的过程将指导我们发现可居住的和可能有人居住的行星。
2019-11-11 astro-ph.EP
A search for exoplanets around north circumpolar stars. VII. Detection of planetary companion orbiting the largest host star HD 18438
在过去的18年里，我们一直在使用宝贤山天文台的Echelle光谱仪（BOES）进行系外行星搜索调查。我们提出了高精度径向速度（RV）测量仪在HD 18438周围的轨道外行星候选人的检测。该目标已于2018年报告（Bang等人，2018）。他们得出结论，RV变化周期为719天，可能是由脉动引起的，因为HD 18438的HIPPARCOS光度和Ha EW变化的Lomb-Scargle周期图显示峰值的周期接近RV变化的周期，并且平分线和RV测量之间没有相关性。然而，这些数据不足以得出确切的结论。我们获得了四年来更多的RV数据。较长的时间基线产生了更准确的确定，修正的周期为803 +/- 5天，RV变化的行星起源，最小行星伴星质量为21 +/- 1 MJup。我们目前对HD 18438恒星参数的估计使其成为目前拥有行星伴星的最大恒星。
2023-03-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Traces of exomoons in computed flux and polarization phase curves of starlight reflected by exoplanets
探测系外行星周围的卫星是当前和未来天文台的主要目标。卫星被怀疑会影响岩石系外行星的可居住性，而恒星宜居带中的气态系外行星可能拥有丰富多样的卫星，以寻找地外栖息地。系外卫星将对系外行星信号做出贡献，但用目前的方法几乎无法检测到。目的：我们确定和分析的痕迹外卫星的时间变化的总和偏振通量的星光反射的类地系外行星和空间未解决的月球在所有相位角，与两个轨道的边缘上的几何形状。研究方法：我们计算的总通量和线性偏振通量，以及由系外行星与其月球沿其轨道反射的星光的线性偏振度P，占行星和月球盘的可见度的时间变化，并包括相互过境和相互日食的影响。我们的计算适用于450纳米的波长。结果：由于行星和月球的凌日和日食，总通量F显示出有规律的下降。由于行星凌日和月食，偏振P显示出规则的峰值，并且P可以在月球凌日和行星食期间增加和/或略微减少。F和P的变化将取决于行星和月球的半径、它们的反射特性和它们的轨道，并且比平滑的背景信号小大约一个数量级。凌日或日食的典型持续时间是几个小时。结论：由于行星和月球的凌日和日食，系外卫星的痕迹出现在行星-月球系统反射的太阳光的F和P中，并且可以在系外行星通量和/或偏振相位函数中搜索。
2018-07-26 astro-ph.EP
Exoplanet Exergy: Why useful work matters for planetary habitabilty
星周宜居带及其各种改进是讨论行星产生和维持生命潜力的有用切入点。但是，很少有人注意到恒星光子形式的光养（如光合）生命的可用能量的质量。这篇短文讨论了火用概念在系外行星环境中的应用，以及对能量利用的最大效率或电磁辐射可获得的最大功的评估。较热的恒星为温带行星提供了比冷恒星更高效率的最大可获得功，而冷行星提供了比热行星更高的辐射转换效率。这些陈述独立于任何光化学和生物化学机制的细节，并可能产生行星可居住性的系统差异，特别是在最大或最小生物圈的极端，或在关键的生态临界点。在M-矮星周围的可居住行星上的光合自养生物圈可能由于光合作用活跃光子的较低通量和较低的能量转换效率而处于双重不利地位。
2019-03-25 astro-ph.EP
Demographics of Exoplanets in Binaries (DEB). I. Architecture of S-Type Planetary Systems Revealed by the RV Sample
虽然双星系统中系外行星的样本已经大大扩展，但样本的异质性和观测偏差是双星系统中系外行星人口统计数据的障碍。为了克服这些障碍，我们进行了一项统计研究，重点是径向速度方法检测到的S型行星系。我们试图通过估计，从现有的RV数据，行星检测效率为每个单独的系统的观测偏差。我们的主要结果如下：（1）单（多）行星系主要存在于距离aB<（>）100-300 AU的近（宽）双星中。(2)在双星系统中，单行星和多行星系统在一维质量、周期和离心率分布上是相似的（与单恒星系统中的“离心率二分法”相反），但在二维周期质量图上是不同的。具体来说，在单行星系统的周期-质量图中有一个矩形缺口，但在多行星系统中则没有。这个差距也取决于二进制的分离，并在密切的二进制更突出。(3)在周期质量图中，宽联星和单恒星中的行星都有一个上升的上包络，但在近联星中则没有。更具体地说，在近距离双星中有大量的短周期行星，但在宽距离双星或单星中几乎没有。我们认为，增强的行星迁移，碰撞，和/或近距离双星弹射可能是潜在的潜在的解释这三个功能。
2021-09-30 astro-ph.EP
Host-star and exoplanet composition: Polluted white dwarf reveals depletion of moderately refractory elements in planetary material
研究通过吸积行星物质的白矮星及其F型宽双星伴星比较行星与原初云成分，发现行星物质中Mg、Si、Fe相对Ca、Ti亏损。
2024-11-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
The role of planetary formation and evolution in shaping the composition of exoplanetary atmospheres
在过去的20年里，太阳系外行星的探索揭示了行星系形成和演化的丰富多样性。然而，为了充分了解这些太阳系外行星是如何形成的，我们拥有的轨道和物理数据是不够的，还需要补充有关系外行星组成的信息。地基和天基观测提供了关于少数太阳系外行星大气成分的第一批数据，但在我们能够充分利用这些数据之前，还需要更大和更详细的样本。系外行星表征天文台（EChO）的主要目标是填补这一空白，通过对数百颗太阳系外行星进行系统调查，扩大我们所拥有的有限数据。然而，要充分利用欧洲化学家办事处和其他空间和地面设施将在不久的将来提供的数据，就需要了解将观测到的化学物质和分子的源和汇。幸运的是，对太阳系过去历史的研究提供了一些迹象，表明了迁移、晚期吸积和长期撞击等过程的影响，以及它们在行星系生命中发生的时间。在这项工作中，我们将审查已经知道的影响行星大气的组成的因素，重点是气态巨行星的情况下，而不是仍然需要调查。
2014-06-16 astro-ph.EP
Identifying interesting planetary systems for future X-ray observations
对恒星-行星系统的X射线观测对我们加深对系外行星的了解很重要;这些观测允许研究系外行星大气的光蒸发，在某些情况下甚至可以估计外部行星大气的大小。SRG（光谱伦琴伽马）飞行任务中搭载的德国-俄罗斯eROSITA仪器正在进行自1990年代以来的第一次全天空X射线测量，并提供了比以前大得多的系外行星宿主恒星的X射线通量和光谱。使用新的eROSITA数据以及来自XMM-牛顿，钱德拉和ROSAT的档案数据，我们估计了能量有限逃逸情景下系外行星的质量损失率，并确定了几个具有强X射线辐射和预期质量损失的系外行星，这些行星适合在其他波长下进行后续观测。我们使用系外行星大气的玩具模型对样本光谱进行建模，以预测未来的X射线任务（如雅典娜）的系外行星过境观测结果，并估计典型热彗星型系外行星的可观测X射线透射光谱。
2022-01-12 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Transmission spectrum of Earth as a transiting exoplanet - from the ultraviolet to the near-infrared
系外行星的透射光谱是描述岩石行星特征和探索其可居住性的工具。以地球为代表，模拟了大气截面随波长的变化，并给出了115 ~ 1000 nm范围内各种大气组分、瑞利散射和折射的影响。云对这张照片的影响并不显著，因为折射阻止了远距离观测者在地球-太阳模拟的过境几何中对大气层最低12.75公里处进行采样。我们计算了类地系外行星围绕类日恒星的日食光谱的有效行星半径。在200 nm以下，紫外（UV）O_2吸收使有效行星半径增加约180 km，而在760.3 nm处增加27 km，在近红外（NIR）处增加14 km，主要是由于折射。这意味着在UV-NIR波长范围内有效行星半径的变化为2.6%，表明紫外线是未来太空任务的一个有趣的波长范围。
2017-03-22 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
