Addressing Exoplanetary Degeneracies Through Geometry: Application to Asynchronously Rotating Systems
Macquarie University（麦考瑞大学）
本研究升级InstellCa代码为InstellCa-2.0，以55 Cancri e为案例，证实旋转与主恒星距离影响岩质系外行星亮温度，其几何模型结果与JWST观测值吻合，协调了此前相关研究。
2026-10-30 astro-ph.EP astro-ph.IM
Constraining the lives and times of exoplanets through evolutionary Bayesian retrievals
Institute of Astronomy, University of Cambridge（剑桥大学天文学研究所）；Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen（格罗宁根大学卡普坦天文研究所）；Helmholtz AI, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学赫尔姆霍兹人工智能）；University of Technology Nuremberg（纽伦堡技术大学）
研究通过开发广义参数反演框架，基于异步贝叶斯优化调度多物理正向模型，解析系外行星演化特性，用三个原型测试，能联合推断相关条件和存量，减少简并，为理解系外行星深层内部和寿命历史提供方法。
2026-07-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
Possible Atmospheric Diversity of Low Mass Exoplanets, some Central Aspects
系外行星科学继续以其丰富的多样性令人兴奋和惊讶。我们在这里讨论一些关键方面可能影响的范围外行星的陆地型大气可能存在于自然界中。我们的动机是新出现的观测，完善的方法来解决数据退化，改进的理论影响大气演变的关键过程和新一代的大气模型，耦合物理过程从深内部通过到外逸层，并考虑行星恒星系统作为一个整体。以太阳系为例，首先总结了塑造大气演化的主要过程，然后讨论了它们在系外行星环境中的潜在相互作用。我们总结了关键的不确定性，并考虑了各种各样的大气成分，讨论其潜在的发生在系外行星的背景下。
2021-01-04 astro-ph.EP
An ice giant exoplanet interpretation of the anomaly in microlensing event OGLE-2011-BLG-0173
我们分析了微透镜事件OGLE-2011-BLG-0173，它显示了由主透镜引起的微透镜事件结束时的小扰动。我们认为二元透镜和二元源模型，我们探讨他们的退化，其中一些以前没有被承认。有两类二元透镜解，一类质量比为$q\approx4\times10^{-4}$，间距为s~4.6，另一类质量比为q~0.015，间距为s~0.22，即在行星区都有伴星。我们用贝叶斯分析方法寻找解，发现s~4.6族是优解，天王星质量约为4 M，轨道约为10 AU。简并是由于缺乏关于异常的信息而产生的，这表明高节奏的观测对于描述宽轨道微透镜行星是必不可少的。因此，我们预测，计划中的WFIRST微透镜调查将不太容易发生这些退化比正在进行的地面调查。我们讨论了已知的低质量，宽轨道的同伴，我们注意到，对于最大的投影分离的质量比是高（与棕矮星同伴一致）或低（与天王星类似物一致），但中间的质量比（木星类似物在宽轨道上）尚未被检测到，尽管事实上，这样的行星的灵敏度应该高于天王星类似物。因此，这是一个巨大的冰巨大的沙漠在广泛的分离存在的初步证据。另一方面，由于其固有的低检测灵敏度，天王星类似物可能无处不在。
2018-08-14 astro-ph.EP
Breaking Degeneracies in Formation Histories by Measuring Refractory Content in Gas Giants
将行星形成与大气成分联系起来一直是行星科学界的长期目标。到目前为止，大多数模拟研究都集中在预测巨行星大气中重元素的富集程度和C/O比。虽然这个框架对气态巨行星的潜在形成位置提供了有用的限制，但单靠碳和氧的测量还不足以确定一颗气态巨行星的起源。在这里，我们表明，表征耐火元素的丰度（例如，硅、铁）可以打破这些简并性。难熔元素存在于整个盘的大部分固相和它们的大气丰度，因此反映了形成过程中的固体与气体的吸积比。我们引入了一个新的框架，参数化的气体巨系外行星的大气丰度的形式：Si/H，O/Si和C/Si。Si/H追踪了行星的固体与气体的吸积比率，大致等同于早期的“金属性”概念。对于O/Si和C/Si，我们提出了一个全球性的图片，他们的变化与距离和时间的基础上，我们知道从太阳系陨石和最新的了解变化的原行星盘内的热处理。我们表明，超热的气体是使用这个框架进行大气表征研究的理想目标，因为我们可以测量气相中耐火材料，氧和碳的丰度。最后，我们提出，热的硅酸盐云和低水丰度可能会增加他们的信封之间的煤烟线和水雪线。
2023-02-01 astro-ph.EP
The metallicity of giant exoplanets around low-mass stars and how Ariel can help
University of Zurich（苏黎世大学）；Rice University（莱斯大学）；Carnegie Institution for Science（卡内基科学机构）；SRON, Space Research Organisation Netherlands（荷兰空间研究组织）
本研究针对小质量恒星周围巨型系外行星，利用GEMS观测数据结合模型分析其金属丰度，指出需借助JWST和Ariel望远镜的大气测量数据改善简并性，以约束行星形成理论。
2026-09-07 astro-ph.EP
Quantifying the differences in transmission and emission spectra for hot irradiated gaseous exoplanet atmospheres: A comparison of 1D and 3D modeling using JWST
本研究利用JWST比较1D和3D建模在系外行星大气光谱中的差异，发现3D模型能更准确地反映大气特征，强调了三维建模在解释行星大气中的重要性。
2025-11-27 astro-ph.EP
Quantifying the Classification of Exoplanets: in Search for the Right Habitability Metric
什么是可居住性？我们能量化吗？什么是宜居或潜在宜居行星？据估计，仅我们银河系中的行星数量就达到了数十亿颗，可能比恒星的数量还要多，现在是时候开始描述它们了，将它们像恒星一样分类/类型，以便更好地了解它们的形成路径，它们的属性，以及最终它们产生或维持生命的能力。毕竟，我们确实在这数十亿颗行星中的一颗上有生命繁衍，为什么不在其他行星上呢？哪些行星更适合生命，哪些绝对不值得花费昂贵的望远镜时间？我们需要找到一种快速评估分数，一种度量标准，使用它我们可以列出有希望的行星并将我们的努力奉献给它们。系外行星适居性研究是一门集天体物理学、天体生物学、行星科学乃至地球环境科学于一体的交叉学科。我们回顾了现有的可居住性指标和太阳系外行星的新分类方案，并提供了一个使用计算智能技术来评估可居住性分数和自动化的过程中的系外行星的分类的阐述。我们研究如何解决凸优化技术，在计算新的指标，如CDHS和CEESA，交叉验证ML为基础的分类系外行星。尽管最近对系外行星可居住性排名提出了批评，但这一领域必须继续发展，以使用所有可用的天体信息学、人工智能和机器学习机制。它实际上可能会发展成一种与天文学中的恒星类型相同的规模，用作筛选重要特征的系外行星的快速工具，以寻找潜在的宜居行星，以获得详细的后续目标。
2021-04-07 astro-ph.EP physics.data-an
SIMTERFERE: An optical interferometry simulator for quantifying the coherent flux stability of VLTI/GRAVITY+. Reaching per mill stability: Application to exoplanet spectroscopy
Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；Fakultät für Physik und Astronomie, Universität Heidelberg（海德堡大学物理与天文学学院）；Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik（马克斯·普朗克地外物理学研究所）；I. Physikalisches Institut, Universität zu Köln（科隆大学第一物理研究所）
本文通过七小时观测β Pictoris星，开发SIMTERFERE模拟工具，量化GRAVITY+的短期和长期稳定性，发现约10%的通量变化主要由光纤耦合变化引起，通过多项式校正可有效消除，剩余约1%变化为telluric来源，可校正至0.1%精度。
2026-03-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Expanding the inventory of spectral lines used to trace atmospheric escape in exoplanets
本研究针对系外行星大气逃逸观测中谱线示踪剂有限、难以得出明确结论的问题，提出流体动力学逃逸大气透射光谱建模新框架，预测不同类型系统的多波段光谱并识别新示踪谱线，助力更好地约束大气外流特性。
2023-06-12 astro-ph.EP
Disentangling degenerate solutions from primary transit and secondary eclipse spectroscopy of exoplanets
从主凌日和次日食测量记录的系外行星的红外透射和发射光谱表明，在少数系外行星中存在最丰富的碳和氧分子物种（H2O，CH 4，CO和CO2）。然而，将分子丰度限制在几个数量级内的努力受到了适合数据的广泛简并解的阻碍。在这里，我们探索，与辐射转移模型和解析近似，退化的解决方案集的性质所造成的稀疏测量的“热木星”系外行星。如用简单的解析表达式所示，初级凌日测量在每个波段探测大约4个大气尺度高度。从这些数据中导出的混合比对行星半径的误差（在参考压力下）非常敏感，大约为百分之几。例如，一个1000 K和H2的系外行星的半径与木星的半径和质量的不确定性为1%，导致衍生气体混合比的不确定性为100-10000。灵敏度的大小取决于谱线强度如何随光学深度（即增长曲线）和大气尺度高度而增加。初级过境数据的解决方案中的温度简并，这表明他们的影响，通过尺度高度和吸收系数，是较小的。我们认为，这些挑战可以部分克服的光学和红外测量的选定波长采样的组合，并在可能的情况下，过境和二次日食数据的系外行星的联合分析。
2013-12-14 astro-ph.EP
Challenges to Constraining Exoplanet Masses via Transmission Spectroscopy
MassSpec是由\citet{dew13}提出的一种方法，它可以单独从一颗凌日系外行星的透射光谱中确定其质量。这种方法的前提是，通过行星对大气尺度高度的影响，从透射光谱中提取行星表面的重力，这反过来又决定了吸收特征的强度。在这里，我们进一步探讨了\textit{MassSpec}对低质量系外行星的适用性-特别是那些在超级地球大小范围内的行星质量的径向速度测定可能极具挑战性和资源密集型。确定这些行星的质量至关重要，因为它们的性质是高度不受约束的。如果没有质量的知识，这些行星可能是岩石，冰或气体为主。为了研究行星质量对透射光谱的影响，我们模拟观测了具有H $_2$ O和H $_2$混合物的超级地球，包括有云和无云。我们模拟了它们的透射光谱，并对每颗行星进行了模拟，因为它将使用NIRISS，NIRSpec和MIRI仪器用\textit{JWST}进行观测。我们发现，具有不同质量和成分的行星的透射光谱之间存在显着的简并，使得在许多情况下不可能明确地确定行星的质量。
2017-01-31 astro-ph.EP
Observational Techniques With Transiting Exoplanetary Atmospheres
凌日系外行星提供了进入其大气层的详细途径，因为行星的信号可以有效地与其宿主恒星的信号分离。对于过境的系外行星，有三种基本的大气测量是可能的：透射光谱-在过境期间在系外行星边缘检测到大气吸收特征，发射光谱-在二次日食事件期间检测到行星的日侧平均发射，以及相位曲线-在行星围绕其轨道的全球范围内绘制行星的光谱发射。所有这些技术都被证明可以提供从超级地球到木星大小的行星的详细特征信息。在这一章中，我将介绍这些测量的总体背景、历史和方法。一些主要的科学相关的问题也进行了讨论，从广泛的问题有关行星形成和迁移，详细的大气物理学问题如何行星的大气在极端条件下的反应。我还讨论了分析方法和光曲线拟合技术，已开发，以帮助达到极端的分光光度精度所需的，以及如何获得可靠的误差估计，尽管有限的系统误差。作为一个传输光谱来自主凌日是我们的太阳系以外的一个独特的测量，我讨论了它的物理解释和相关的测量的基础简并。
2018-04-19 astro-ph.EP
Scaling the Earth: A Sensitivity Analysis of Terrestrial Exoplanetary Interior Models
系外行星的结构和组成是行星可居住性的第一级控制因素。我们探讨了大体积类地行星的组成和内部结构的哪些方面影响了系外行星的主要观测值：它的质量和半径。我们将这些扰动应用于地球，我们最了解的星球。使用矿物物理工具包BurnMan自洽计算质量半径模型，我们发现，核心半径，存在轻元素的核心和上地幔组成的低压硅酸盐在给定的半径，其中没有一个包括在当前的质量半径模型的最终计算质量的影响最大。我们扩展了这些结果，提供了一个自洽的网格组成以及结构约束的地球质量半径模型，用于量化系外行星是“类地行星”的可能性。“我们进一步将这个网格应用于开普勒-36 b，发现它只有20%的可能性与地球的Si/Fe = 0.9类似，而地球的Si/Fe = 1，太阳的Si/Fe = 1.19。
2016-01-07 astro-ph.EP
Recent Transits of the Super-Earth Exoplanet GJ 1214b
我们报告了最近在几个波长，包括红外近1.25微米（J波段）的凌日超级地球系外行星GJ 1214 b的地基测光。我们用FLAMINGOS红外成像仪和基特峰上的2.1米望远镜观测了一次J波段凌日，用基特峰上的0.5米望远镜和蒙特雷大学天文台的0.36米望远镜观测了几次光学凌日。我们的高精度J波段观测利用了M矮星宿主恒星在这个红外波长下的亮度，与光学相比，它受恒星活动和临边变暗的影响要小得多。我们适合的J-波段过境，以获得一个独立的测定的行星和恒星半径。我们的行星半径（2.61^+0.30_-0.11地球半径）与Charbonneau等人根据光学数据报告的发现值非常一致。我们证明，行星半径是不敏感的退化在拟合过程中。我们使用我们所有的观测来改进凌日星历，发现P=1.5804043 +/- 0.0000005天，T0=2454964.94390 +/- 0.00006 BJD。
2010-08-10 astro-ph.EP
Inferring asymmetric limb cloudiness on exoplanets from transit light curves
云已经被证明存在于许多系外行星的大气中。云形成模型预测相当大的云量不均匀性，与光学相位曲线观测一致。然而，光学相位曲线不能解决云的位置和云的光学性质之间的一些现有的简并。我们提出了一个概念上简单的技术来检测非均匀云覆盖的系外行星。这种不均匀的云层覆盖造成了行星在主星前方的不对称主凌日。与标准对称模型相比，非对称凌日产生特征残差。此外，平分线跨度可以用于确定在过渡光变曲线中的不对称性。我们应用一个模型的不对称凌日的光变曲线的HAT-P-7 b，开普勒-7b和HD209458 b和搜索可能的云签名。几乎不间断的开普勒测光特别适合这种方法，因为它允许非常高的时间分辨率。我们在所考虑的行星的数据中没有发现任何统计上合理的云特征。对于HAT-P-7 b，发现了一个不对称的云层覆盖的试探性检测，与光学相位曲线的分析一致。基于贝叶斯概率参数，在过境星历中具有偏移的对称模型仍然是最可行的模型。尽管如此，这项工作表明，对于合适的目标，即明亮恒星周围的低重力行星，该方法可用于限制云层覆盖特性，因此是研究系外行星大气的有用工具。
2016-02-13 astro-ph.EP
Unusually Hot Interiors Could Reconcile the Missing Methane Problem for Warm-to-Hot Exoplanets with Hydrogen Atmospheres
University of Texas at San Antonio（德克萨斯大学圣安东尼奥分校）；Southwest Research Institute（西南研究所）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文提出一个基于地质化学的框架，探讨高内部温度能否解释系外行星中甲烷的缺失，利用大气化学分析揭示行星内部热力学状态与大气成分的关系。
2026-04-02 astro-ph.EP
A New Approach to Compiling Exoatmospheric Target Lists And Quantifying the Ground-Based Resources Needed to Vet Them
本研究提出一种构建大规模系外行星大气巡天目标列表的新方法，结合传统光谱品质因数并均匀采样不同半径与平衡温度的行星，量化了天基观测时间浪费风险与地面观测资源需求，并给出支持当前及未来系外行星大气表征任务的建议。
2025-09-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
The O2 A-band in fluxes and polarization of starlight reflected by Earth-like exoplanets
类地的、可能适合居住的系外行星是寻找地外生命的主要目标。关于它们的大气层和表面的信息可以通过分析行星反射的母恒星的光来获得。研究了类地系外行星表面的$A_{\rm s}$、水云的光学厚度$b_{\rm cloud}$和高度，以及生物特征O $_2$的混合比$η$对类地系外行星反射星光的通量谱和偏振谱中O $_2$ A带（760 nm附近）强度的影响。我们对水平均匀行星的计算表明，小的混合比（$η$ < 0.4）将产生中等深度的通量带和中等到小的极化带强度，云通常会降低通量带深度和极化带强度。然而，云的影响将强烈地依赖于它们的属性，如光学厚度，顶部高度，粒子相，覆盖率，水平分布。取决于表面散射和云的性质，不同的O $_2$混合比$η$可以给出相似的通量吸收带深度和偏振带强度，特别是如果云具有中等到高的光学厚度。测量通量和偏振对减少简并是必不可少的，尽管它不会解决它们，特别是对于水平非均匀的行星。在大范围的相位角和高时间分辨率下进行观测，可以帮助导出云的特性，一旦知道了这些特性，就可以导出O $_2$或任何其他吸收气体的混合比。
2017-04-20 astro-ph.EP
The direct imaging search for Earth 2.0: Quantifying biases and planetary false positives
直接成像可能是描述类太阳恒星宜居带中地球大小的系外行星大气层的最佳方法。此前，Stark等人（2014，2015，2016）估计了未来直接成像任务（如LUVOIR和HabEx）的地球孪生产额。我们将这种分析扩展到其他类型的行星，这将成为地球双胞胎的误报。我们将地球孪生子定义为在半长轴1 AU和行星半径1 $R_{\oplus}$的半个e折叠内的任何系外行星，绕G矮星运行。使用蒙特卡罗分析，我们量化的偏见和行星假阳性率的地球搜索。也就是说，给定一个苍白的点，在正确的投影分离和亮度是一个候选地球，它实际上是一个地球孪生兄弟的几率有多大？我们的理论望远镜直径为10 m，内工作角为3λ/D，外工作角为10λ/D（在1.0 μm处为62 mas和206 mas）。在没有任何前兆知识和每颗恒星一次访问的情况下，77%的探测到的候选地球实际上是非地球的;它们的平均半径是2.3 $R_{\oplus}$，亚海王星。如果我们通过依赖前兆知识或通过执行多历元直接成像来对每个行星的最佳轨道相位进行成像，那么可能性就会提高。在这样一个有针对性的搜索中，47%的探测到的地球孪生候选者是误报，它们的平均半径为1.7 $R_{\oplus}$。假阳性率对恒星光谱型和圆轨道假设不敏感。
2018-04-02 astro-ph.EP
Quantifying the Influence of Jupiter on the Earth's Orbital Cycles
未来几年将发现大量地球大小的系外行星，这将为寻找太阳系以外的生命提供大量的候选目标。目标选择过程将需要利用所有现有信息，以最大限度地提高目标清单的可靠性，并最有效地利用后续资源。在这里，我们提出了一套$n$体模拟的结果，证明了在何种程度上的太阳系的轨道结构影响地球的轨道要素的变化。通过改变木星的轨道，并保持其他行星的初始轨道不变，我们展示了太阳系结构的微妙变化如何改变地球的轨道演变--这是米兰科维奇循环的一个关键因素，它改变了太阳日射的数量和分布，从而推动了我们星球上周期性的气候变化。地球现代轨道周期的振幅和频率落在我们考虑的所有参数运行中看到的范围的中间-既不异常快也不异常慢，也不异常大也不异常小。这一发现与“稀土”假说背道而驰，该假说认为地球上的条件非常不寻常，其他地方基本上不可能有生命。我们的研究结果强调了新发现的系外行星系统的动力学模拟如何被用作评估生物特征搜索的潜在目标的额外手段，从而有助于将生命搜索集中在最有希望的目标上。
2019-12-04 astro-ph.EP
Planet-Planet Occultations in TRAPPIST-1 and Other Exoplanet Systems
我们探讨了系外行星系统中行星-行星掩星（PPO）的发生和可探测性。在这些事件中，一颗行星遮蔽了同一系统中另一颗行星的圆盘，当其热或反射光被阻挡时，会传递一个小的光度信号。我们重点关注TRAPPIST-1中的行星，我们显示其轨道平面在90%的置信度下在0.3度内对齐。我们提出了一个光动力学模型，用于预测和计算在TRAPPIST-1和其他系统的行星大气状态的各种假设的PPO。当对所有轨道参数的不确定性进行边缘化时，我们发现TRAPPIST-1中的PPO速率约为每天1.4。我们调查了詹姆斯韦伯太空望远镜探测这些事件的前景，发现每年约有10 - 20次b和c的掩星应该高于12 - 15微米的噪音水平。这些PPO中的几个的联合建模可以导致鲁棒的检测。或者，用拟议中的起源太空望远镜进行观测，应该能够以高信噪比探测到单个的PPO。我们展示了如何使用PPO来打破凌日时间变化简并性，对行星的偏心率和质量施加强约束，并约束节点的经度，从而约束系统的完整三维结构。我们进一步展示了如何建模这些事件可以用来揭示一个星球的白天/夜晚的温度对比，并构建粗糙的表面地图。我们把我们的photodynamic代码放在github上。
2017-11-15 astro-ph.EP
Retrieving Exoplanet Atmospheres using Planetary Infrared Excess: Prospects for the Nightside of WASP-43 b and other Hot Jupiters
为了增加未来大气表征工作的样本量，我们建立在行星红外过量（PIE）技术，已被提出作为一种手段来检测和表征的热光谱过境和非过境系外行星使用足够宽的波长覆盖范围，以独特的约束恒星和行星的光谱成分从空间未解决的意见。我们进行了同步检索的原型行星WASP-43 b在其原始配置和非过境配置的恒星和行星光谱，以确定PIE技术的有效性，用于表征行星的夜面大气热结构和组成，使用典型的出过境JWST观测。我们发现，使用PIE与JWST应该使恒星和行星的光谱被解开，没有看到两个通量源之间的简并，从而允许强大的约束行星的夜面热结构和水的丰度被检索。通过结合来自NIRISS、NIRSpec和MIRI的光谱实现的宽波长覆盖使得PIE检索的精度在使用传统的二次日食测量所获得的精度的10%以内，尽管单独使用MIRI的中红外观测可能面临高达3.5倍的行星辐射温度精度。对于半径先验不受约束的非凌日行星，我们能够使用解决恒星和行星光谱峰值的数据来识别和打破行星半径和辐照温度之间的简并性，从而可能增加适合JWST和其他未来任务概念的大气特征的行星数量。
2021-10-05 astro-ph.EP
An Informational-Entropic Approach to Exoplanet Characterization
本文提出一种基于信息熵的度量方法，利用系外行星透射光谱直接量化其类地程度，并通过模拟类地行星、超级地球及气态巨行星光谱验证了该方法在寻找“地球2.0”中的有效性。
2025-04-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Evaluating the Evidence for Water World Populations using Mixture Models
水世界被假设为光蒸发的替代品，以解释开普勒系外行星半径分布的差距。我们探索水世界的框架内的联合质量半径周期分布的行星适合过境开普勒系外行星，其中一个子集有径向速度质量测量的样本。我们采用分层贝叶斯建模，以创建一系列的十个混合物模型，其中包括多个组成的系外行星子群。我们对这些子群进行了不同组合的建模，包括具有气体包层的行星，蒸发的岩石核心，蒸发的冰核心，本质上是岩石的行星和本质上是冰的行星，以评估哪些组合最受数据的青睐。使用交叉验证，我们评估的支持模型，包括行星与冰冷的成分相比，支持模型不，发现广泛的支持。我们发现水世界和行星与原始信封的亚群之间存在显着的人口水平退化。在包括一个或多个冰核子群的模型中，我们发现具有冰成分的行星比例范围很广，大致上限为50%。改进的数据集或替代建模方法可能能够更好地区分这些行星的子种群。
2022-04-28 astro-ph.EP
Planet Earth in reflected and polarized light I. 3D radiative transfer simulations of realistic surface-atmosphere systems
本文利用MYSTIC三维辐射传输模拟和ERA5次网格云变率处理，研究类地系外行星在反射与偏振光下的光谱和相位曲线，证明偏振对地表和云层特征更敏感，可为未来岩质系外行星观测提供参考基准。
2025-04-08 astro-ph.EP
Transit spectroscopy with JWST: Systematics, starspots and stitching
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）预计将在系外行星大气层领域取得巨大进展。它的25平方米的镜子意味着它可以在观测凌日光谱时达到前所未有的精度，因此可以观测到数百pc以外绕恒星运行的行星的大气层。它覆盖了0.6至28微米的红外光谱区域，因此可以在行星在主星前过境时探测关键分子的丰度，当同一颗行星被食时，可以对其温度结构进行限制。在这项工作中，我们探讨了使用低光谱分辨率观测的JWST/NIRSpec和JWST/MIRI-LRS一起优化波长覆盖范围和打破退化的大气检索问题的一系列系外行星从热彗星超级地球的可能性。这种方法涉及拼接在一起的非同时观测在不同的波长区域，使其有必要考虑随时间变化的仪器和天体物理系统学的影响。我们提出了一系列的检索可行性测试的结果，检查仪器系统和星点的真实大气状态的可恢复性的影响，并证明，纠正这些系统是成功的系外行星科学与JWST的关键。
2015-01-26 astro-ph.EP
The Precision of Mass Measurements Required for Robust Atmospheric Characterization of Transiting Exoplanets
TESS的两个主要科学目标是测量50颗小于4个地球半径的行星的质量，并发现高质量的大气特征目标。重要的是，这两个目标是通过量化质量约束的精度需要产生强大的行星大气特性。在这里，我们解决这个问题进行检索模拟JWST传输光谱的不确定性程度的行星的质量为代表的人口从地球到温暖的海王星热彗星的各种假设下。只有对于无云、低金属含量的气体巨星，我们才能仅从透射光谱推断系外行星的质量，准确率约为10%。对于低金属量的情况（<4xSolar），我们能够准确地限制大气特性，而无需事先知道行星的质量。对于所有其他情况（包括类地行星），大气性质只能以优于~ 50%的质量精度来推断。然而，在这个水平上，大气属性的后验分布的宽度由质量的不确定性决定。后验分布的宽度由光谱数据质量决定，精度约为20%。因此，作为经验法则，我们建议：初始大气特性的质量精度约为50%，更详细的大气分析的质量精度约为20%。
2019-09-30 astro-ph.EP
Secure TTV Mass Measurements: Ten Kepler Exoplanets between 3 and 8 Earth Masses with Diverse Densities and Incident Fluxes
我们推断动力学质量在八个多行星系统使用开普勒的完整数据集，包括短节奏的数据在可用的过境时间。在我们推断出的18个动力学质量中，有10个通过了多次鲁棒性测试。这些都是在系统中;开普勒-26（KOI-250），开普勒-29（KOI-738），开普勒-60（KOI-2086），开普勒-105（KOI-115）和开普勒-307（KOI-1576）。开普勒-105 c的密度与地球的成分一致。从其他行星上探测到了强烈的TTV信号，但它们的推断质量对异常值敏感，或者无法用独立测量的过境时间找到一致的解决方案，包括开普勒-49（KOI-248），开普勒-57（KOI-1270），开普勒-105（KOI-115）和开普勒-177（KOI-523）的行星。开普勒-177 c的质量上限很大，这意味着它的密度极低，约为0.1 g cm $^{-3}$。在大多数情况下，由于TTV反演中的简并性，个体轨道偏心率约束不佳。对于我们样本中的五个行星对，强的长期相互作用意味着在很大范围内可能的偏心率上有中等到高的拱点对齐可能性。我们还找到了已知的三颗行星在开普勒-60轨道上的拉普拉斯共振链的解决方案。然而，非振动的解决方案也符合过境定时数据。对于六个系统，我们计算出比以前已知的更精确的恒星参数，使我们有强大的质量测量行星密度有用的约束。将这些系外行星的质量半径图，我们发现一个广泛的密度范围内观察到的次海王星质量的行…
2016-03-21 astro-ph.EP
The nature of the TRAPPIST-1 exoplanets
上下文TRAPPIST-1系统拥有七颗地球大小的温带系外行星，它们绕着一颗超冷的矮星运行。因此，它代表了一个非凡的设置，以研究形成于同一个原行星盘的类地行星的形成和演化。虽然已知TRAPPIST-1行星的大小精确度都超过5%，但由于对行星质量的限制很差，它们的密度有很大的不确定性（在28%到95%之间）。目的：本文的目的是利用凌日变分（TTV）来提高我们对TRAPPIST-1行星质量和密度的认识。已知TTV反演问题的复杂性在多行星系（收敛问题、退化和参数空间的大小）中特别尖锐，特别是对于诸如TRAPPIST-1的共振链系统。方法.为了克服这些挑战，我们使用了一种新的方法，该方法采用遗传算法耦合到一个完整的N体积分器，我们应用于一组284个单独的过境时间。这种方法使我们能够有效地探索参数空间，并从所有七颗行星的TTV中获得可靠的质量和密度。结果我们的新质量导致行星密度不确定性提高了5到8倍，精度范围从5%到12%。这些更新的值为TRAPPIST-1行星的整体结构提供了新的见解。我们发现，TRAPPIST-1\，c和e可能主要是岩石内部，而行星b，d，f，g和h需要以厚大气，海洋或冰的形式存在的挥发物的外壳，在大多数情况下，水团的质量分数小于5%。
2018-02-05 astro-ph.EP
Resolving core-envelope degeneracies in giant planets and sub-Neptunes: constraining the equivalence in the presence of dilute gradients
Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CY Cergy Paris Université（巴黎天文台，PSL大学，索邦大学，巴黎西岱大学，塞吉-蓬图瓦兹大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Observatoire de la Côte d’Azur, Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸天文台，蔚蓝海岸大学）
研究巨行星和海王星以下行星核幔简并性问题，提出开源静态结构积分器fuzzycore，通过求解流体静力平衡等进行参数扫描和建模，能描绘内部简并性，生成水世界简并性图谱，还可作为正向模型后端联系大气与内部结构。
2026-07-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Exoplanet Simple Orbit Fitting Toolbox (ExoSOFT): An Open-Source Tool for Efficient Fitting of Astrometric and Radial Velocity Data
我们提出了系外行星简单轨道拟合工具（ExoSOFT），这是一个新的开源套件，用于将行星或恒星质量同伴的轨道要素拟合到径向速度和天体测量数据的任何组合。为了探索开普勒模型的参数空间，ExoSOFT可以使用自己的多级采样方法进行操作，或者与第三方工具（如emcee）进行接口。此外，ExoSOFT还打包了一系列后处理工具，用于分析和汇总结果。虽然只有少数系统已经观察到径向速度和直接成像技术，这一数字将增加由于即将到来的航天器和地面调查。提供这两种形式的数据可以同时进行拟合，这有助于打破只有一种数据类型时出现的轨道要素简并。这种方法可以产生的动力学质量估计是重要的，当调查的形成机制和随后的演变亚恒星的同伴。ExoSOFT通过拟合人工数据进行了验证，并使用Python和Cython编程语言实现;可在GNU通用公共许可证v3下在https://github.com/kylemede/ExoSOFT上公开下载。
2017-11-09 astro-ph.EP astro-ph.IM 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
Trends in Atmospheric Properties of Neptune-Size Exoplanets
对越来越多的温暖海王星样本进行了精确的大气观测。在这里，我们调查这些意见和大量的系统参数之间的相关性表明，在95%的置信度，一个温暖的海王星的光谱特征的振幅在传输相关的平衡温度（T_eq）或其散装H/He质量分数（f_HHe）-除了标准的kT/mg标度。这些相关性可能表明，对于半径较小和f_HHe较低的行星，在较低的T_eq和/或较高的金属丰度大气下，光学厚度更大、光化学产生的薄雾。由于这些行星中的某些行星上一定存在薄雾，我们倾向于前一种解释。我们推导出一个解析关系，以估计所需的观测时间与JWST/NIRISS自信地区分一个名义上的气体巨星的传输谱从一个平坦的线。使用这个工具，我们表明，这些可能的大气趋势可能会减少预期的TESS行星的数量，JWST光谱可达8倍。需要对更大样本的行星进行额外观测，以确认大气特性随行星或系统数量变化的趋势。如果这些趋势能够被自信地识别出来，该社区将能够优先考虑大气研究的新目标，并最终打破大气化学，成分和云特性之间的复杂简并性。
2017-10-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Featureless HST/WFC3 Transmission Spectrum of the Rocky Exoplanet GJ 1132b: No Evidence For A Cloud-Free Primordial Atmosphere and Constraints on Starspot Contamination
围绕着一颗距离12 pc的M矮星运行的凌日系外行星GJ 1132 b是透射光谱学的主要目标。GJ 1132 b的质量是地球质量的1.7倍，半径是地球半径的1.1倍，其体积密度表明这颗行星是岩石行星。然而，在580 K的平衡温度下，GJ 1132 b可能仍然保留了一些大气层的外观。了解这种大气层是否存在及其组成对于了解绕M矮星运行的类地行星的大气层如何演变至关重要。利用哈勃空间望远镜（HST）的WFC 3（Wide Field Camera 3）观测了GJ 1132 b的5次凌日。我们发现了一个从1.1- 1.7微米的无特征的透射光谱，排除了无云的大气与金属度<300x Solar with >4.8 $σ$的信心。我们将WFC 3的结果与TESS和档案宽带和光谱观测的过境深度相结合，找到了0.7- 4.5微米的无特征光谱。GJ 1132 b有高平均分子量的大气，拥有高空气溶胶层，或实际上没有大气。需要更高精度的观测来区分这些可能性。我们探讨了热和冷的恒星黑子对观测到的透射光谱GJ 1132 b的影响，量化了斑点引起的过境深度特征的幅度。使用一个简单的泊松模型，我们估计点的温度对比度，点覆盖率，和点的大小为GJ 1132。这些限制，以及建模框架，可能是有用的GJ 1132 b或其他行星过境类似的不活跃的M矮星的未来观测。
2021-05-21 astro-ph.EP
Physical constraints for the evolution of life on exoplanets
最近，在太阳以外的恒星周围发现了许多地球大小的行星，这些行星可能具有适合生命的条件。开发理论方法来评估这些世界的可居住性是至关重要的，因为它具有双重目的，即确定和量化可能存在的生物特征类型，并确定后续观测的最佳目标恒星和行星的选择。本次学术讨论会讨论了多种物理因素如何协同作用，以调节世界的倾向，为主机可检测的生物圈。重点主要放在低质量恒星周围的行星上，因为它们最容易搜索生物特征。这次讨论会概述了恒星风、紫外线和可见光的可用性、地表水和陆地部分、恒星耀斑以及相关现象等因素如何对这些行星上生命的进化产生潜在的限制。
2019-06-14 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Plausibility of Capture into High-Obliquity States for Exoplanets in the M Dwarf Habitable Zone
研究了M矮星宜居带系外行星被捕获至Cassini State 2高倾斜角状态的可能性，发现75%的行星可能被激发并维持高倾斜角，这对理解银河系中最常见的温和行星具有重要意义。
2024-11-16 astro-ph.EP
Constraints on Super-Earths Interiors from Stellar Abundances
对系外行星内部进行建模对于比平均密度测量提供的结论更进一步至关重要。除了行星基本参数的精确度仍然有限之外，模型还受到其成分简并性的限制。在这里，我们提出了一个内部结构的模型，致力于研究固体行星高达~10个地球质量，即超级地球。当测量可用时，假设行星的整体Fe/Si比与其宿主恒星的相似，使我们能够显着降低现有的简并度，并更精确地限制行星的组成。基于我们的模型，我们提供了一个更新的质量半径的关系，用于提供一个行星的组成，从密度测量的第一次估计。我们的模型也适用于两个著名的系外行星，CoRoT-7 b和开普勒-10b的情况下，使用他们最近更新的参数。CoRoT-7 b和Kepler-10 b的核心质量分数分别在10-37%和10-33%的范围内，这使得两颗行星都与类似地球的成分相容。我们还扩展了最近对Proxima Centauri b的研究，并表明在5个地球质量的行星的情况下，它的半径可能达到1.94个地球半径，因为Proxima Centauri b的实际质量低于这个值的概率为96.7%。
2017-10-26 astro-ph.EP
Quantifying the Observational Effort Required for the Radial Velocity Characterization of TESS Planets
凌日系外行星调查卫星将进行为期两年的广域调查，寻找明亮恒星周围的凌日行星。许多TESS发现将通过地面径向速度测量进行质量表征，其中任何一种现有的和预期的光学和近红外速度计都在不断增长。在这项研究中，我们提出了一个分析的形式主义来计算径向速度测量的数量-因此，总的观测时间-所需的RV行星质量的特征，包括一个白色或相关的噪声活动模型。我们使用我们的模型来计算从预期的TESS行星产量测量所有TESS行星质量所需的总观测时间，同时依赖于我们目前对目标恒星，恒星活动和未知行星种群的理解，这些行星告知预期的径向速度精度。我们还提供了适用于各种有趣的TESS行星子集的专业计算，包括表征50颗小于4个地球半径的行星，预计只需60个晚上的观察时间。虽然，有效的RV表征这些行星需要先验知识的“最佳”目标，我们认为可以确定之前的结论TESS行星搜索的基础上，我们的计算。我们的研究结果突出了光学和近红外光谱仪的可比性能，大多数行星人口除了地球和温带TESS行星，更有效地在近红外特征。最后，我们提出了一个在线工具，以社会计算所需的总观测时间来检测任何过境行星使用用户定义的光谱仪。
2018-07-03 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
Ultraviolet-Driven Atmospheric Degeneracies Challenge Conventional Biosignature Frameworks for Terrestrial Planets with Ultracool M Dwarf Hosts: An Archean-Analog TRAPPIST-1 e Case Study
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；Blue Marble Space Institute of Science（蓝大理石太空科学研究所）；University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；NASA Goddard Space Flight Center（NASA戈达德太空飞行中心）；SETI Institute（搜寻地外文明研究所）；NASA Ames Research Center（NASA艾姆斯研究中心）
本研究利用一维光化学模型，量化了TRAPPIST-1的紫外光谱能量分布不确定性对太古宙地球类似大气的影响，发现不同紫外光谱导致CH4、CO、O2和O3丰度数量级变化，产生光化学简并性，可能产生假阳性非平衡生物特征，并指出CO是区分非生物与生物表面边界假设的有力指标。
2026-06-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
The bulk metal content of WASP-80 b from joint interior-atmosphere retrievals: Breaking degeneracies and exploring biases with panchromatic spectra
Max Planck Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）
通过联合内部-大气检索，研究WASP-80 b的总体金属含量、大气组成及热结构，揭示其可能的内部结构与大气化学特征。
2025-11-17 astro-ph.EP
The Third Option: Color Phase Curves to Characterize the Atmospheres of Temperate Rocky Exoplanets
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；SETI Institute（搜寻地外文明研究所）；Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Leibniz Institute for Astrophysics（莱布尼茨天体物理研究所）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；JHU Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；Department of Astronomy and Astrobiology Program, University of Washington（华盛顿大学天文系与天体生物学项目）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）
通过色相曲线方法检测温带类地系外行星大气层，利用热辐射比值区分行星和恒星信号。
2026-09-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Bayesian Framework for Exoplanet Direct Detection and Non-Detection
严格量化高对比度成像数据中的信息对于告知后续策略以确认点源的亚恒星性质、约束行星-盘相互作用的理论模型以及推导行星发生率是重要的。然而，在系外行星直接成像社区内，几乎完全使用频率论检测阈值（即对比度曲线）和相关完整性来定义未检测。当包含在贝叶斯框架中时，这可能导致概念上的不一致。贝叶斯上限是指参数的真实值以一定概率低于此上限。相关概率是后验分布的积分，上限为上限。总之，频率论上限是关于行星可探测性的陈述，而贝叶斯上限是关于给定数据的参数位于区间内的概率的陈述。因此，后者更适合于拒绝基于其预测的假设或理论模型。在这项工作中，我们强调，贝叶斯统计和上限更容易解释，通常比频率论的方法更具约束力。我们说明了使用贝叶斯分析在两种不同的情况下：1）与一个已知的行星位置，我们还建议使用模型比较，以约束天体物理性质的点源和2）间隙雕刻的行星在TW Hya。最后，我们还提到了径向速度和直接成像观测相结合的问题。
2018-09-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
The nature and origins of sub-Neptune size planets
大小介于地球和海王星之间的行星，其轨道比水星更接近其宿主恒星，是过去四分之一世纪系外行星调查中发现的最常见的行星类型。美国宇航局开普勒任务的结果显示，这些天体的半径分布呈双峰型，行星的相对丰度在1.5到2.0 $R_{\oplus}$之间。这种双峰性表明，亚海王星大多是岩石行星，它们出生时的原始大气层只有几个百分点的质量来自原行星星云。半径间隙以上的行星能够保留它们的大气层（“富含气体的超级地球”），而半径间隙以下的行星失去了它们的大气层，成为剥离的核心（“真正的超级地球”）。驱动这些行星大气损失的机制仍然是一个悬而未决的问题，光蒸发和核心动力质量损失是主要的候选者。与质量损失机制一样，亚海王星行星中固体的起源有两个竞争者：迁移模型涉及冰线以外胚胎的生长和迁移，而漂移模型涉及向内漂移的鹅卵石凝结形成行星。大气研究有可能打破内部结构模型的简并性，并对这些行星的起源施加额外的限制。然而，大多数大气表征工作都受到气溶胶的干扰。预计即将到来的设施的观测将最终揭示这些世界的大气成分，这可以说是从系外行星研究中发现的第一个全新类型的行星物体。
2020-10-22 astro-ph.EP
Quantification of Tides in Giant Planets from Observations
IMCCE, Observatoire de Paris, PSL Research University, Sorbonne Université, CNRS, Univ. Lille（IMCCE，巴黎天文台，PSL研究大学，索邦大学，CNRS，里尔大学）；Dipartimento di Ingegneria Industriale, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna（工业工程系，博洛尼亚大学）；Institut Polytechnique des Sciences Avancées IPSA（高级科学理工学院）；Observatoire de la Côte d’Azur, UniCA, Laboratoire Lagrange CNRS UMR 7293（蔚蓝海岸天文台，尼斯大学，拉格朗日实验室）
本文通过卡西尼探测器的数据，量化了巨行星的潮汐效应，并探讨了其对太阳系及其他行星系统的影响。
2026-03-02 astro-ph.EP
Constraining the radius and atmospheric properties of directly imaged exoplanets through multi-phase observations
遥感理论表明，以多相位角观测行星（$α$）是描述其大气特征的一种强有力的策略。在这里，我们分析如何包含在反射星光光谱的系外行星的信息取决于相位角，和多相测量的潜力，以更好地约束大气特性和行星半径（$R_p$）。我们模拟了$α$ =37 $^\circ$、85 $^\circ$和123 $^\circ$的光谱（500-900 nm），光谱分辨率$R$约为125-225，信噪比$S/N$ =10。假设一个H $_2$ -He大气，我们使用一个七参数模型，其中包括大气甲烷丰度（$f_{CH_4}$），光学特性的云层和$R_p$。所有这些参数都假设未知的先验和探索与MCMC检索方法。我们发现，没有一个单相位观测可以鲁棒地识别大气中是否有云。在$α$ =123 $^\circ$和$S/N$ =10的单相观测可以约束$R_p$，最大误差为35%，而不管云覆盖。组合小（37 $^\circ$）和大（123 $^\circ$）相位角通常是打破多参数简并的有效策略。这使得能够在所有探索的场景中确定云及其主要属性$f_{CH_4}$和$R_p$的存在或不存在。其他策略，例如将$S/N$加倍到20以进行单相观察或组合小（37 $^\circ$）和中等（85 $^\circ$）相位角，无法实现这一点。我们表明，多相反演的改善与云气溶胶的散射相函数的形状，各向同性散射气溶胶的改善是更温和的。最后，我们讨论了…
2021-08-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
Unsupervised Machine Learning for Exploratory Data Analysis of Exoplanet Transmission Spectra
University of Florida（佛罗里达大学）
凌日光谱学是一个强大的工具，解码太阳系外行星大气的化学成分。在本文中，我们专注于无监督技术分析光谱数据从过境系外行星。我们展示了i）清理和验证数据的方法，ii）基于汇总统计的初步探索性数据分析（位置和可变性的估计），iii）探索和量化数据中现有的相关性，iv）预处理数据并将其线性转换为其主成分，v）降维和流形学习，vi）聚类和异常检测，vii）数据的可视化和解释。为了说明所提出的无监督方法，我们使用一个众所周知的公共基准数据集的合成过境光谱。我们发现，有一个高度的相关性的光谱数据，这需要适当的低维表示。我们探索了一些不同的技术，这样的降维，并确定几个合适的选项，在汇总统计，主成分等方面，我们发现有趣的结构在主成分的基础上，即定义明确的分支对应于不同的化学制度的底层大气。我们证明，这些分支可以成功地恢复与K-均值聚类算法在完全无监督的方式。我们主张在前三个主成分方面对光谱数据进行三维表示，以揭示数据中的现有结构并快速表征行星的化学类别。
2022-01-07 astro-ph.EP cs.LG physics.data-an
Are We There Yet? Challenges in Quantifying the Frequency of Earth Analogs in the Habitable Zone
本文系统回顾了类太阳恒星宜居带中类地行星出现率 η⊕ 的定义、估计值及其不确定性来源，梳理了不同探测方法的灵敏度差异，并强调精确约束 η⊕ 对未来搜寻生物标志物的空间任务至关重要。
2025-11-07 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Kepler-90: Giant transit-timing variations reveal a super-puff
由行星间引力引起的系外行星凌日时间变化（TTV）可以用来确定行星质量和轨道参数。大多数观测到的TTV是小的，正弦的时间，导致质量和轨道参数之间的简并。在这里，我们报告了Kepler-90 g和Kepler-90 h的TTV分析，它们表现出长达25小时的大TTV。通过优化，我们找到了一个唯一的解决方案，使我们能够约束所有的轨道参数。开普勒90 g和90 h的最佳拟合质量分别是$15.0^{+0.9}_{-0.8}$ $M_{\bigoplus}$（地球质量）和$203^{+5}_{-5}M_{\bigoplus}$，开普勒90 g的表观密度非常低，为$0.15\pm 0.05\, {\rm g\,cm^{-3}}$。轨道参数解的唯一性使得可以进行长期动力学积分，这表明虽然它们的周期接近2：3轨道共振，但它们并没有被锁定在共振中，并且在数十亿年的时间里构型是稳定的。该系统的动力学历史表明，行星的相互作用能够提高偏心率，并打破初始形成后的共振锁定。
2020-11-17 astro-ph.EP
Asteroseismology for "à la carte" stellar age-dating and weighing: Age and mass of the CoRoT exoplanet host HD 52265
在CoRoT、开普勒、盖亚、TESS和PLATO的背景下，精确和准确的恒星年龄、质量和半径是至关重要的。我们的目标是量化详细的恒星建模如何提高单个恒星的年龄和质量的准确性和精度。我们采用了一种多方面的方法，我们研究了观测约束的数量以及观测和模型输入物理的不确定性如何影响年龄测定和加权。我们模拟了系外行星宿主恒星HD 52265，这是一个由CoRoT观测到的MS类太阳振荡器。我们考虑了不同的观测约束（HR数据，金属丰度，地震约束）。对于每种情况，我们确定了从模型中推断的HD 52265的年龄，质量和属性，并量化了模型输入的影响。我们的地震分析提供了一个年龄A=2.10-2.54 Gyr，质量M=1.14-1.32 Msun，半径R=1.30-1.34 Rsun，这对应的不确定性分别为10%，7%和1.5%。我们的地震研究提供了对表面对流的限制，通过混合长度发现比太阳小12-15%。由于氦的质量简并性，初始氦丰度是以质量为模来确定的。发现系外行星的地震质量为Mpsin i=1.17-1.26 MJup，比HR图反演的结果精确得多。我们证明，与其他方法相比，星震学可以提高年龄的准确性。我们强调，知识的平均性能的振荡-作为大的频率分离-是不够的，以获得准确的年龄。由于模型的不确定性，我们需要精确的个体频率来缩小年龄分布。这加强了精确的经典恒星参数和频率的情况下，将获得盖亚和柏拉图。
2014-09-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detecting and Constraining N$_2$ Abundances in Planetary Atmospheres Using Collisional Pairs
描述一颗类地行星的大气层特征对于确定表面压力和潜在的可居住性是很重要的。分子氮（N $_2$）是地球大气中最大的组成部分，可能是许多类地系外行星大气的主要成分。由于其缺乏显著的吸收特征，N $_2$极难远程检测。然而，N $_2$产生光谱活性的N $_2$ -N $_2$碰撞对（N $_2$）$_2$。在这里，我们报告的检测（N $_2$）$_2$在地球$'$的磁盘集成频谱。通过比较来自NASA $'$的EPOXI任务的光谱与来自NASA天体生物学研究所$'$的虚拟行星实验室三维光谱地球模型的合成光谱，我们发现（N $_2$）$_2$吸收在4.15 $μ$ m处产生~35 $\%$的通量减少。量化N $_2$可以提供一种确定类地系外行星整体大气成分的方法，并可以排除非生物O $_2$的产生，这在稀薄的大气中是可能的。为了探索（N $_2$）$_2$在系外行星光谱中的潜在影响，我们使用辐射转移模型生成了自洽的N $_2$ -CO $_2$ -H $_2$ O大气以及解析的N $_2$-H $_2$和N $_2$ -H $_2$ -CO $_2$大气的合成发射和过境透射光谱。我们发现，（N $_2$）$_2$吸收在机翼的4.3 $μ$ m CO $_2$带是强烈依赖于N $_2$分压高于0.5巴，并可以显着加宽这条带在厚N $_2$大气。对于在M5 V恒星的HZ范围内轨道运行的、大气层…
2015-07-28 astro-ph.EP
BOWIE-ALIGN: A JWST comparative survey of aligned vs misaligned hot Jupiters to test the dependence of atmospheric composition on migration history
BOWIE-ALIGN利用JWST透射光谱巡天比较F型恒星周围顺行与逆行热木星的大气C/O比，以检验内盘迁移对大气成分的影响，并通过噪声模拟与大气反演验证巡天灵敏度。
2024-10-21 astro-ph.EP
Quantifying the challenges of detecting unseen planetary companions with transit timing variations
地面和太空的凌日观测站都准备显着增加已知凌日行星的数量和精确测量的凌日时间的数量。行星凌日时间的变化可以用来推断其他行星的存在。仅从过境时间变化（TTV）推导出这些行星的质量和轨道参数是一个内容丰富且日益相关的动力学问题。在这项工作中，我们评估在这个过程中的退化程度，系统地探索TTV信号对几个参数的依赖性，并提供相空间图，可以帮助观察者规划未来的观测。我们的探索集中在一个可能的普遍情况：一个已知的过境短周期海王星或海王星大小的行星和一个可疑的外部低质量扰动近共面轨道。通过大约10^7 N体模拟，我们证明了TTV信号幅度如何由于任何一个轨道参数的微小变化而按数量级变化（半长轴为0.001天文单位，偏心率为0.005，或轨道角为几度），并量化连续凌日观测的数量，以便获得合理的机会来描述这颗看不见的行星的特征（大约大于或等于50个观察结果）。处于或接近p：q形式的周期可调性的行星，其中p < 21且q < 4，产生不同的TTV信号，不管行星是否实际上被锁定在平均运动共振中。在我们的探索中，我们将这些系统与世俗系统区分开来。此外，我们发现，计算TTV信号的自相关函数可以为识别其他行星的可能轨道提供有用的诊断，并建议这种方法可以帮助TTV信号在未来特定系外系统的研究中的整合。
2010-11-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
