Insights into planet formation from debris disks: II. Giant impacts in extrasolar planetary systems
巨型撞击是指两个物体之间的碰撞，每个物体的质量都足以被认为至少是行星胚胎。假定的碰撞所遭受的原地球创造了月球是一个主要的例子，虽然大多数太阳系机构承担的签名，这种碰撞。目前的行星形成模型预测，一个巨大撞击的时代可能是不可避免的，对其他恒星周围碎片的观测提供了越来越多的证据，表明巨大撞击在许多行星系的演化中具有重要意义。本章回顾了巨大的撞击，重点是我们可以通过研究其他恒星周围的碎片来了解行星形成。巨大的撞击碎片通过与行星的相互碰撞和动态相互作用而演变。概述了这一演变的一般方面，注意到碰撞点的几何形状的重要性。以月球形成撞击为例讨论了碎片的可探测性。这种碎片在撞击后1000万年内可以在另一颗恒星周围探测到，但模型的不确定性可能会将探测能力降低到几百年的窗口。尽管如此，3%的年轻恒星碎片的水平，预计在类地行星形成形成模型提供了宝贵的限制，超级地球形成的影响也进行了讨论。最近在一些明亮的磁盘中观察到的变化有望照亮的演变在最早的阶段时，蒸汽冷凝物可能是光学厚和碰撞点的几何形状的严重影响。行星系的外围也可能显示出巨大撞击的特征，例如在一些恒星周围看到的星团碎片结构。
2016-03-15 astro-ph.EP
High-resolution spectroscopic search for the thermal emission of the extrasolar planet HD 217107 b
根据星-行星系统的组成和物理参数，利用热辐射大气模型，分析了星-行星系统的组合近红外光谱。这项工作的主要目标是获得轨道的倾角，系外行星的质量和行星与恒星的流量比。我们提出的结果，我们的程序上的行星系HD 217107，这是观察到的高分辨率光谱仪凤凰在2.14微米。我们重新审视并调整了一种相关方法，以直接搜索已知非凌日系外行星的高分辨率特征。我们无法检测到我们目前的数据的行星，但我们提出了我们的方法的灵敏度估计和行星参数的各自的限制。在置信水平为3- $σ$的情况下，我们将HD 217107 b行星与恒星的通量比限制为小于$5 \times 10^{-3}$。我们还对其他行星候选人进行了模拟，以评估该仪器在现实模拟数据集上大气水的可探测性极限，并概述了一种优化的观测和选择策略，以通过考虑最佳观测条件和最合适的候选人来增加未来成功的概率。
2011-03-15 astro-ph.EP
Detectability and Error Estimation in Orbital Fits
我们估计的条件，两颗行星在2/1平均运动共振径向速度数据，作为其质量，观测次数和信噪比的函数。即使对于100次观测的数据集和每秒几米的标准偏差，我们发现，如果行星的质量相差大于$\sim 4$的系数，木星大小的共振行星是很难检测到的。这与2/1可探测性中的真实外系统的当前人口是一致的，其中大多数具有类似最小质量的共振对，并且可能表明存在许多其他共振系统，但目前超出了可探测性极限。此外，我们分析了质量和轨道根数的轨道拟合从合成数据集的共振行星在2/1可测量性的误差分布。对于不同的质量比和数据点的数量，我们发现外行星的偏心率被系统地高估了，尽管内行星的偏心率受到的影响要小得多。如果初始条件对应于稳定拱共转共振（ACR）周围的小振幅振荡，从轨道拟合估计的振幅偏向较大的振幅，根据在真正的太阳系外共振系统中发现的结果。
2009-05-04 astro-ph.EP
Detecting Oceans on Extrasolar Planets Using the Glint Effect
地球海洋对阳光的镜面反射，可能揭示太阳系外行星上海洋的存在。当类地行星接近新月相位时，海洋闪烁点的大小相对于被照亮的圆盘的比例增加，而这个点的反射率增加。这两种效应都改变了行星的可见光反射率作为相位的函数。然而，云对辐射的强烈前向散射也会在行星接近新月相位时增加其反射率，表面闪烁会被瑞利散射和大气吸收所掩盖。在这里，我们将探讨闪烁的可探测性存在的大气和现实的相位相关的散射从海洋和云。我们使用美国宇航局天体生物学研究所的虚拟行星实验室3-D逐线，多次散射光谱地球模型来模拟地球的宽带可见光亮度和反射率的轨道。我们验证的模拟成功地再现相位相关的Earthshine观测。我们发现，闪闪发光的地球可以高达100%的亮度在新月相位比模拟不包括闪烁，和效果是依赖于轨道倾角和波长，后者的依赖性是由瑞利散射限制敏感性的表面。我们表明，这种现象可以观察到使用詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）与外部掩蔽器配对。
2010-08-23 astro-ph.EP
Transiting Planets Orbiting Source Stars in Microlensing Events
微透镜现象已成功地用于探测太阳系外行星。通过观察引力微透镜光变曲线中的特征性的、罕见的偏差，人们可以发现透镜是一个恒星-行星系统。在本文中，我们考虑一个相反的情况下，透镜是一个单一的恒星和源有一个过境的行星伴侣。研究了一颗具有凌日伴星的源星在微透镜事件中的光变曲线。我们的模型表明，在密集的恒星场，其中混合是显着的，由凌日产生的光降是更大的微透镜的最大值附近，这使得它更容易检测。我们推导出在微透镜源中探测到行星凌日的概率为2*10^（-6）。
2014-04-13 astro-ph.EP
New observable for gravitational lensing effects during transits
我们研究太阳系外行星凌日时的引力透镜效应。我们重点研究了凌日前后光变曲线的“上升尖峰”现象，这是引力透镜的一个独特特征，并发现它可能是一种新的观测量，可以用来确定物理参数。这种影响的可检测性也进行了讨论。
2011-02-24 astro-ph.EP
Clouds in the atmospheres of extrasolar planets. III. Impact of low and high-level clouds on the reflection spectra of Earth-like planets
我们研究了低层水和高层冰云对不同类型恒星的类地行星在可见光和近红外波段的低分辨率反射光谱和行星反射率的影响。我们使用一个一维的辐射对流稳态大气模型耦合的参数云模型，在地球大气中的观测的基础上，研究这两种云类型的反射光谱和类地太阳系外行星在低分辨率的各种类型的中心恒星的反射率的影响。我们发现，云的高散射效率基本上导致反射光的量和吸收带的相关深度基本上大于相应的晴空条件。低层云的散射光学厚度比高层云大，对光谱的影响比高层云大。云的存在大大增强了紫外-近红外波长范围内分子特征的可探测性。然而，在低分辨率反射光谱中的各种化学物种的可探测性强烈地依赖于入射恒星辐射的光谱能量分布。与反射光谱相反，光谱行星反射光谱使得分子特征能够在不直接影响恒星辐射的光谱能量分布的情况下被检测到。在这里，云增加了行星和各自中心恒星的辐射通量之间的对比度约一个数量级，但由此产生的对比度值仍然太低，无法用当前一代的望远镜观察到。
2011-08-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Testing the Detectability of Extraterrestrial $\mathrm{O}_2$ with the ELTs using Real Data with Real Noise
未来的极大望远镜（ELT）预计将成为使用高色散光谱探测太阳系外行星大气层的强大工具，有可能探测到在附近经过的类地行星中的分子氧，晚型恒星。到目前为止，模拟集中在光学7600毫安波段的氧气使用合成噪声分布。在本文中，我们建立在以前的工作，预测在附近，温带行星的分子氧的可探测性，通过使用档案，时间序列数据的Proxima Centauri从高色散UVES光谱仪上ESO的甚大望远镜（VLT）。最明亮的凌日M矮星预计比Proxima暗25倍，这一因素类似于VLT和未来ELT之间的聚光能力差异。通过将合成氧透射信号注入UVES数据，可以在存在具有真实噪声特性的真实数据的情况下研究$\mathrm{O}_2$的可探测性。校正相对较低的吞吐量（$\sim$ 4%）的Proxima光谱的假设20%的吞吐量的高色散摄谱仪在欧洲ELT，我们发现，分子氧签名的地球孪生过境附近（$d \approx 7 \,\mathrm{pc}$）M5 V星可以检测到在20-50过境（共70-175小时的观测时间）。使用更真实的模拟进行的这一估计接近先前的预测。增加仪器吞吐量的新概念可以进一步减少需要进行此类观察的时间跨度。
2019-01-08 astro-ph.EP
The Direct Detectability of Giant Exoplanets in the Optical
受WFIRST/AFTA计划中日冕探测器的可能性的启发，我们探讨了太阳系外巨行星（EGPs）在光学上的直接探测能力。我们量化的行星的可探测性的轨道，它是在一个可观测的配置（$f_\mathrm{obs}$）的分数。使用一套Monte Carlo实验，我们研究的依赖$f_\mathrm{obs}$的内部工作角（IWA）和最小可实现的对比度（$C_\mathrm{min}$）的直接成像天文台;行星的相位函数，几何散射，单散射，半径，距离地球;和EGP的半长轴分布。我们计算相函数为一个给定的几何或单散射的散射，假设各种散射机制。我们发现，朗伯相位函数可以预测显着更大的$f_\mathrm{obs}$的相对于更现实的瑞利相位函数。对于WFIRST/AFTA的基线能力（$C_\mathrm{min}\sim10^{-9}$、$\mathrm{IWA}\sim0.2''$）进行的观测，在距离地球10、30和50秒差距内绕恒星运行的类木星行星的体积平均可观测性分数分别为${\sim}$ 12%、3%和0.5%。在10秒差距时，这样的观测产生了半长轴在${\sim}2 - 10$ AU范围内的低到中等偏心率行星的$f_\mathrm{obs}>1\%$。如果为$C_\mathrm{min}=10^{-10}$，则此范围扩展到${\sim}35$ AU。我们发现，在所有，但最乐观的配置，在盲搜索中检…
2015-07-09 astro-ph.EP
Debris Disks
碎片盘是一个包罗万象的术语，可以用来指行星系中并非真正行星的任何组成部分。在太阳系中，这指的是小行星带和柯伊伯带中的小行星和彗星，以及由它们产生的尘埃和气体，如黄道光云。对太阳系外碎片盘结构的研究，对行星系的基础、行星形成过程和原行星盘演化提供了独特的限制。碎片盘对影响行星的过程也有重要影响，例如可能剥离大气层或释放挥发物的撞击事件。它们的存在或不存在也对系统中系外行星的可探测性产生积极和消极的影响。在这里，我描述了碎片盘在未来几年中将有助于我们理解太阳系外行星系的五种最重要的方式。
2021-10-08 astro-ph.EP
Galactic cosmic rays on extrasolar Earth-like planets: II. Atmospheric implications
（摘要）理论论证表明，靠近地球的系外行星可能有微弱的磁场。正如在配套文章（论文I）中所描述的，弱磁场导致高通量的银河宇宙射线到达行星大气的顶部。我们调查的影响，可能会导致从一个高通量的银河宇宙射线在整个大气层和行星表面。本文用空气簇射方法计算了类地大气（以N_2-O_2为主）在银河宇宙射线影响下的大气化学和温度变化。我们评估了大气生物特征分子的产生和破坏率。我们推导出行星的发射和透射光谱，以研究银河系宇宙射线对生物特征可探测性的影响。然后，我们计算得到的表面紫外线通量，表面粒子通量，和相关的等效生物剂量率。我们发现，高达20%的平流层臭氧被宇宙射线质子破坏。行星臭氧层的减少导致加权表面紫外线通量增加两个数量级恒星紫外线耀斑条件下。然而，由此产生的生物有效剂量率太低，不会强烈影响表面寿命。我们还研究了表面粒子通量：对于一个地球大气层的行星，降低磁屏蔽效率可以增加生物辐射剂量率的两倍。对于一个大气层较弱的行星（表面压力为97.8百帕），行星磁场对生物辐射剂量的影响要大得多，最多可改变两个数量级。
2016-03-21 astro-ph.EP
The Detectability of Rocky Planet Surface and Atmosphere Composition with JWST: The Case of LHS 3844b
JWST将首次使类地系外行星的光谱表征成为可能。描述这类行星的一个挑战是，我们无法先验地知道它们是否拥有光学厚的大气层，甚至是任何大气层。但这一挑战也带来了一个机会--探测太阳系外世界表面的潜力。这项研究探讨了用JWST表征类地系外行星大气和表面的可行性，以LHS 3844 b为测试案例，因为它是行星中信噪比最高的岩石热发射目标，这些行星足够冷，具有非熔融表面。我们对行星排放进行了建模，包括大气和地表的光谱信号，并探索了与Kreidberg等人（2019）对LHS 3844 b的现有斯皮策4.5 $μ$ m测量一致的所有场景。总之，我们发现了一系列合理的表面和大气，这些表面和大气在观测值的3 $σ$范围内-允许反射率较低的富金属、铁氧化物和玄武岩成分，如果包括$\gtrsim$ 100 ppm的近红外吸收剂，则大气的最大厚度限制为1 bar。我们进一步对地表和大气的可观测性进行了预测，对模拟的JWST数据进行了贝叶斯检索分析，发现少量的日食观测数据（~3）就足以区分地表和大气特征。然而，表面信号可能会使其更难放置精确的限制，对丰富的大气物种，甚至可能错误地诱导弱H $_2$ O检测。
2022-07-18 astro-ph.EP
A population study of gaseous exoplanets
本文分析了30颗太阳系外气态行星，它们的温度在600 K到2400 K之间，半径在0.35 $R_\mathrm{Jup}$到1.9之间。HST/WFC 3空间扫描数据的质量与我们的专业分析工具相结合，使我们能够研究迄今为止最大和最自洽的系外行星透射光谱样本，并研究温暖和炎热的气态行星的集体行为，而不是孤立的案例研究。我们定义了一个新的指标，大气可探测性指数（ADI），以评估大气探测的统计意义，并在30个分析的行星中找到16个行星周围的统计意义上的大气。对于我们样本中的大多数行星，我们发现它们大气层的可探测性取决于行星半径，而不是行星质量。这表明行星引力在气态行星大气状态下起着次要作用。我们在所有统计上可探测到的大气中探测到水蒸气的存在，我们不能排除它在其他大气中的存在。此外，TiO和/或VO特征在WASP-76 b中以4 $σ$置信度被检测到，并且它们最有可能存在于WASP-121 b中。对于大多数目标，我们发现预期的信噪比和大气可探测性之间没有相关性。这对今后的大规模调查具有重要意义。
2018-03-17 astro-ph.EP
Precise Radial Velocities of Giant Stars VII. Occurrence Rate of Giant Extrasolar Planets as a Function of Mass and Metallicity
我们在12年多的时间里定期地获得了利克天文台373颗G型和K型巨星的径向速度。在15颗巨星周围已经发现了行星，另外还有20颗巨星拥有行星候选者。我们研究了巨星周围的亚恒星伴星的出现率作为恒星质量和金属丰度的函数。我们探测的恒星质量范围从大约1到超过3 M_Sun，这是没有被探索的主序星样品。我们拟合的巨行星的出现率作为恒星质量和金属丰度的函数，高斯分布和指数分布，分别。我们发现了强有力的证据，我们的巨恒星样本的安全行星主机之间的行星金属丰度的相关性，在一个主序星的协议。然而，在我们的行星候选者样本中，行星与金属丰度的相关性是不存在的，这引起了人们的怀疑，即其中很大一部分可能确实不是行星。与Johnson对亚巨星的研究结果一致，在1 - 1.9 M_Sun的恒星质量区间内，巨行星的出现率增加。然而，在恒星质量为1.9 + 0.1/-0.5 M_Sun处有一个极大值，质量大于2.5-3.0 M_Sun时出现率迅速下降。我们没有发现任何行星围绕着质量超过2.7 M_Sun的恒星，尽管在我们的样本中有113颗质量在2.7和5 M_Sun之间的恒星（对应于在恒星质量箱中68.3%的置信度下巨行星出现率< 1.6%）。我们还表明，这一结果是不是一个选择的影响有关的行星探测恒星质量的函数。我们的结论是，巨大的行星形成或向内迁移的抑制周围更高质量的恒星，可能是因为更快的磁盘耗尽加上更长的迁移时间尺…
2014-12-15 astro-ph.EP
Clouds and Hazes in Exoplanet Atmospheres
云和霾在太阳系行星的大气层中很常见，在太阳系外行星的大气层中也很可能无处不在。云影响行星大气的各个方面，从辐射的传输到大气化学，再到动力学，它们影响--如果不是控制--诸如地面温度和可居住性等方面。在这篇评论中，我们的目的是提供一个介绍的作用和性质的云在系外行星大气。我们认为云在影响行星的光谱以及它们的可居住性和可探测性方面发挥的作用。我们简要地总结了云是如何在陆地气候模型中处理，并考虑到目前为止已经采取了更简单的方法来模拟系外行星云，我们也审查的证据。由于云在某些类褐矮星的大气中起着重要作用，我们也简要地讨论了褐矮星云的建模。我们还审查了云粒子的散射和消光效率可能是近似的小颗粒和大颗粒的某些限制情况下，以促进物理理解。由于云在行星大气中扮演着如此重要的角色，云模型很可能被证明是我们解释未来太阳系外行星观测能力的限制因素。
2013-01-23 astro-ph.EP
Using the Sun to estimate Earth-like planets detection capabilities. III. Impact of spots and plages on astrometric detection
恒星活动是间接方法（RV，测光，天体测量）探测低质量太阳系外行星的一个潜在的重要限制。在以前的论文中，使用太阳作为代理，我们研究了恒星活动（斑点，斑，对流）的影响，地球质量的行星在宜居带（HZ）的太阳型恒星的RV技术的可探测性。在这里，我们将可探测性研究扩展到天体测量学的情况。我们使用在一个太阳活动周期中记录的太阳黑子和谱斑属性来推断天体测量变化，如果被这样的斑点/明亮的结构覆盖，10 pc远的类似太阳的恒星会表现出这种变化。我们将这个信号与在HZ中被一颗地球质量的行星所环绕的这样一颗恒星的天体测量摆动（0.3 μas）所预期的信号进行比较。我们还简要地研究了更高水平的活动。沿赤道平面的活动引起的天体测量信号具有典型的振幅。小于0.2 μas（rms=0.07 μas），小于1 AU的地球质量行星的预期值。因此，对于这一放射性水平，可探测性取决于仪器的精确度，而不是放射性。例如，我们发现，一个地球质量的行星在1 AU将被发现与每月访问在不到5年和仪器精度为0.8 μas。高5倍的放射性水平仍将允许这样的检测，精度为0.35 μ s。我们的结论是，天体测量是一个有吸引力的方法来寻找这样的行星周围的太阳型恒星的恒星活动水平最。
2011-01-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
The frequency of snowline-region planets from four-years of OGLE-MOA-Wise second-generation microlensing
我们提出了一个统计分析的前四个赛季从“第二代”微透镜调查的太阳系外行星，包括近连续的时间覆盖的8度$^2$的银河系隆起的OGLE，MOA和明智的微透镜调查。在此期间，所有三组观察到224个微透镜事件。超过12%的事件显示出偏离单透镜微透镜，其中$\sim$ 1/3的异常可能是由行星伴星引起的。对于224个事件中的每一个，我们都进行了数值射线跟踪模拟，以计算可能的同伴的检测效率作为同伴与主机质量比和分离的函数。考虑到探测效率，我们发现微透镜恒星的$55^{+34}_{-22}\%$拥有一颗雪线行星。此外，我们发现海王星质量的行星比海王星质量的行星常见$\sim10$倍。伴星与主星的质量比分布在$q\sim10^{-2}$处显示出亏损，将分布分成两个伴星群，类似于在类太阳恒星周围的径向速度测量中看到的恒星伴星群和行星群。然而，我们的调查主要探测低质量恒星，表明在超级木星质量范围内的分布最小，并且棕矮星同伴的出现相对较高。
2016-03-01 astro-ph.EP
Frequency of Planets in Binaries
双星中行星的出现频率是系外行星研究领域的一个重要问题，因为它与我们银河系中全球行星数量的估计有关，并且它可以为我们理解行星形成和演化提供线索。由于多恒星目标带来的技术挑战，这些目标往往被排除在系外行星搜索之外，特别是那些使用径向速度技术进行的搜索。因此，尽管最近的努力，我们的知识的行星在多个恒星系统的频率仍然是相当不完整的。另一方面，在编制目标样本时缺乏关于双星的知识，这意味着我们对单颗恒星周围行星频率的估计可能会受到未知双星的影响，特别是如果这些物体在行星出现方面有不同的行为。在之前的工作中，我们研究了Fisher和Valenti（2005）定义的均匀可探测性样本中包含的天体的二进制性，显示了超过20%的目标实际上不是单一的恒星。在这里，我们介绍了这次人口普查的最新情况，主要是由于第二次盖亚数据发布而获得的信息。新的二进制样本共包括313个系统，其中114个是通过这项工作添加的。我们还能够显着提高质量和轨道参数的估计，为大多数对在原来的列表中，特别是那些在近距离分离。另外还发现了几个有白矮星伴星的新系统。新分析的结果与我们以前的研究结果非常一致，证实了双星和单星之间的整体行星频率没有差异，但表明非常接近的行星频率下降。
2020-02-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
