The GTC exoplanet transit spectroscopy survey. VII. Detection of sodium in WASP-52b's cloudy atmosphere
我们报告了在热木星WASP-52 b的大气中首次探测到钠吸收。我们在10.4 m Gran Telescopio Canarias（GTC）上使用低分辨率成像和低中分辨率集成光谱学光学系统（OSIRIS）观察了WASP-52 b的一次凌日。由此产生的透射光谱覆盖了522 nm到903 nm的波长范围，除了钠双重态处显著的窄吸收特征外，是平坦的，没有特征的，这可以用1 mbar的太阳组成的大气层与云来解释。一个无云的大气层被严格排除。通过评估不同仓宽下钠的吸收深度，我们发现温度向低气压水平升高，正温度梯度为0.88 +/- 0.65 K/km，可能表明高层大气加热和逆温。
2017-03-20 astro-ph.EP
Hot Exoplanet Atmospheres Resolved with Transit Spectroscopy (HEARTS) VI. Non-detection of sodium with HARPS on the bloated super-Neptune WASP-127b
WASP-127 b是迄今为止发现的最膨胀的系外行星之一，质量只有$3.4$海王星的质量，但半径大于木星。它也位于海王星沙漠的边界，这说明缺乏高辐射的海王星大小的行星，并且仍然知之甚少。它的大尺度高度和明亮的主星使凌日的WASP-127 b成为透射光谱学中有价值的目标。我们使用组合的EulerCam和TESS光曲线来重新计算系统的参数。此外，我们提出了一个深入的搜索钠在四个过境观测的WASP-127 b，获得的一部分，热系外行星大气解决过境光谱（HEARTS）调查与高精度径向速度行星搜索器（HARPS）光谱仪。另一个团队独立分析了这个数据集的两个晚上，声称检测到的钠与之前对地面和太空数据的研究不一致。我们发现，这种大钠检测实际上是由于污染从碲钠排放和低S/N在深恒星钠线的核心。当适当考虑这些效应时，先前的钠信号被降低为$0.46\pm0.20\%$（$2.3σ$）的吸收，这与用其他仪器进行的WASP-127 b过境分析一致。我们可以将高斯分布拟合到D2线，然而，D1线没有被检测到，这表明如果钠存在于大气中，则存在不寻常的线比。将需要在高分辨率和高灵敏度下对WASP-127进行跟踪，以确定钠的存在并分析其线形。
2020-11-02 astro-ph.EP
Hot Exoplanet Atmospheres Resolved with Transit Spectroscopy (HEARTS) - II. A broadened sodium feature on the ultra-hot giant WASP-76b
高分辨率光谱学是从地面探测系外行星大气的有力工具。钠D线的截面很大，特别适合于在这种情况下研究大气的上层。我们报告的结果从心脏，光谱调查的系外行星大气，进行比较研究的热气巨星，以确定恒星辐射的影响。在该系列的第二个装置中，我们重点介绍了超热巨型WASP-76 b上中性钠的检测。我们使用ESO 3.6米望远镜的HARPS高分辨率摄谱仪观测了行星的三次凌日，并收集了175个WASP-76的光谱。我们反复探测行星大气中中性钠的吸收特征（$0.371\pm0.034\%$ ; $10.75 σ$在$0.75$窄带中）。钠谱线具有半高宽为$27.6\pm2.8$ km·s $^{-1}$的高斯分布。这比HARPS的谱线扩展函数（$2.7$ km s $^{-1}$）宽得多。我们推测，观测到的增宽可以追溯到这颗超高温气体巨星的高层大气的超旋转。
2019-01-30 astro-ph.EP
An absolute sodium abundance for a cloud-free 'hot Saturn' exoplanet
碱金属的广泛吸收特征，如钠（Na I）和钾（K I）共振双峰，长期以来一直被预测在无云辐照的气体巨系外行星的光学大气光谱中1，2，3。然而，观测只揭示了这些特征的狭窄核心，而不是完整的压力加宽轮廓4 -6。在昼夜行星终结点的云和薄雾不透明度被认为是遮蔽吸收线翼的原因，这阻碍了对绝对大气丰度的限制7 -9。在这里，我们提出了一个光学透射光谱的“热土星”WASP-96 b获得的甚大望远镜，它表现出完整的压力加宽的钠吸收功能的配置文件。光谱与无云，太阳丰度模型假设化学平衡非常一致。我们能够精确地测量出钠的绝对丰度logε_Na=6.9+0.6-0.4，并将其作为该行星大气金属丰度相对于太阳值的替代值（Z_p/Z_ \star =2.3+8.9/--1.7）。这一结果与太阳系行星和系外行星10 -12的质量-金属丰度趋势相一致。
2018-06-15 astro-ph.EP
Hot Exoplanet Atmospheres Resolved with Transit Spectroscopy (HEARTS) V. Detection of sodium on the bloated super-Neptune WASP-166b
本文利用 HARPS 透射光谱在膨胀超海王星 WASP-166b 上探测到中性钠，揭示了谱线展宽与高辐照世界膨胀特性的联系，并解释了先前未探测到钠的原因是恒星钠谱线轨迹中的高噪声。
2020-07-03 astro-ph.EP
High-resolution transmission spectroscopy of four hot inflated gas giant exoplanets
透射光谱技术使我们能够限制过境系外行星大气的化学成分。它依赖于非常高的信噪比光谱（或分光光度计）观测，因此最适合明亮的系外行星宿主恒星。在TESS，NGST和PLATO时代，越来越多的合适的目标被发现，即使是中型望远镜。此外，大量的档案数据可以成为长期监测外大气层的基础。我们分析了四颗宿主恒星的档案HARPS光谱时间序列，即WASP-76 b，WASP-127 b，WASP-166 b和KELT-11 b，寻找钠（钠双峰），氢（H $α$，H $β$）和锂（670.8 nm）的痕迹。档案数据集包括在过境期间拍摄的光谱时间序列。通过比较凌日内和凌日外的光谱，我们可以过滤出恒星谱线，并研究来自行星的吸收。同时，利用Mg I和Ca I谱线监测恒星活动。我们在7-9 $σ$水平上独立检测到WASP-76 b大气中的钠。此外，我们还报告了在4-8 $σ$显著性水平下检测到WASP-127 b大气中的钠，证实了基于低分辨率光谱的早期结果。数据显示，WASP-166 b和KELT-11 b没有钠或任何其他原子的高置信水平，暗示存在厚厚的高云。
2019-07-19 astro-ph.EP
How Much Information Does the Sodium Doublet Encode? Retrieval Analysis of Non-LTE Sodium Lines at Low and High Spectral Resolutions
激发地面和空间为基础的探测钠的双重线的传输光谱的系外行星大气，我们重新审视的理论和解释钠线在非局部热力学平衡（NLTE），碰撞是不够有效的，以维持玻尔兹曼分布的激发态和基态的钠原子。我们考虑非玻尔兹曼分布，占碰撞的无效性。我们分析了在低（HAT-P-1b，HAT-P-12 b，HD 189733 b，WASP-6 b，WASP-17 b和WASP-39 b）和高（WASP-49 b）光谱分辨率下测量的透射光谱中的钠双峰。嵌套采样检索进行低分辨率光学/可见光透射光谱无法打破归一化简并，如果光谱连续与小的云粒子的瑞利散射。使用模拟检索，我们证明了单独以钠偶极子为中心的未归一化地基高分辨率光谱无法精确地告知我们过境弦探测的压力水平，因此无法识别该区域（即，热层，外逸层）。对WASP-49 b的HARPS传输频谱进行的检索支持这一结论。一般来说，我们无法区分LTE与NLTE解释的钠双峰的基础上计算贝叶斯证据的含义，LTE解释往往低估了过境弦探测的温度。与目前的低分辨率数据，钠线的形状是一致的Voigt配置文件，而不需要子洛伦兹翼。检索到的钠丰度是一致的太阳能下太阳能。
2019-06-17 astro-ph.EP
GTC OSIRIS transiting exoplanet atmospheric survey: detection of sodium in XO-2b from differential long-slit spectroscopy
我们使用加那利大望远镜（GTC）呈现了热木星系外行星XO-2b的两次凌日。时间序列观测是使用XO-2和附近的参考星的长缝光谱与OSIRIS仪器进行的，使差分分光光度法凌日光曲线能够测量系外行星的透射光谱。两个光学低分辨率光栅用于覆盖从3800到9300 nm的光学波长范围。我们发现，目标和参考星之间的亚毫微微级狭缝损耗阻止了完整的光学透射光谱的构建，限制了我们的分析，差分吸收深度超过~ 1000 nm的区域。更宽的长狭缝或具有宽掩模的多目标棱镜光谱学可能会证明在最大限度地减少观察到的狭缝损失趋势方面是有效的。在这两次凌日期间，我们使用以Na I双重峰为中心的50 μ m带通探测到XO-2 b在行星大气中的显著吸收，使用R500 R棱镜时吸收深度Δ（R_pl/R_star）^2 =0.049+/-0.017%，使用R500 B棱镜时吸收深度Δ（R_pl/R_star）^2 = 0.047+/-0.011%（两次凌日的综合显著性为5.2 σ）。在我们的低分辨率光谱中，钠的特征是未解决的，详细的建模也可能排除了在双峰周围~ 800 nm区域的显着线翼吸收。结合窄带测光测量，XO-2b是第一个有证据表明木星大气中存在钠和钾的热木星。
2012-08-24 astro-ph.EP
Hot Exoplanet Atmospheres Resolved with Transit Spectroscopy (HEARTS) I. Detection of hot neutral sodium at high altitudes on WASP-49b
HD 189733 b是一颗典型的热木星，在其凌日期间，高分辨率的光学光谱学使得该行星的Na I D钠谱线得以解析，从而获得了该行星上层大气的极端条件。我们已经进行了HEARTS，系外行星高层大气的光谱调查，对热气巨星进行比较研究，并确定恒星辐射如何影响它们。在这里，我们报告了热土星质量行星WASP-49 b的第一次HEARTS观测。我们用ESO 3.6米望远镜的HARPS高分辨率摄谱仪观测了这颗行星。我们收集了WASP-49的126个光谱，涵盖了WASP-49 b的三次凌日。我们分析并模拟了行星凌日光谱，同时特别注意处理恒星起源的潜在虚假信号。我们光谱解决的Na I D线在行星大气中，并表明这些签名是不太可能产生的恒星污染。$2.0\pm0.5\%$（D $_2$）和$1.8\pm0.7\%$（D $_1$）的巨大反差要求在高海拔（$\sim$ 1.5行星半径或$\sim$ 45，000 km）存在热中性钠（$2,950^{+400}_{-500}$ K）。通过对WASP-49 b云量指数的估算，确定其大气在钠谱线探测高度为无云。WASP-49 b靠近蒸发沙漠的边界，相对于更远的行星（如HD 189733 b），它表现出增强的热层特征。
2017-02-01 astro-ph.EP
Redshifted Sodium Transient near Exoplanet Transit
本文通过对热土星系统WASP-49 A b的高分辨率光谱观测，发现一个约+10 km/s的红移瞬态钠吸收事件，其速度介于洛希极限与稳定卫星轨道之间，提示可能存在系外卫星。
2024-09-30 astro-ph.EP
Exoplanetary atmospheric sodium revealed by the orbital motion. Narrow-band transmission spectroscopy of HD 189733b with UVES
在主凌日期间，可以使用透射光谱学测量系外行星大气的光谱特征。这项工作的目标是精确测量HD 189733 b的大气钠吸收光变曲线，校正恒星差异边缘变暗，恒星活动和由系外行星径向速度变化引起的“碰撞”的影响。事实上，由于我们数据的高节奏和高质量，这是第一次可以通过视觉检查检测到最后一个特征。我们使用安装在VLT的UVES仪器拍摄的244个高分辨率光谱。我们的观测涵盖了HD 189733 b的完整凌日，节奏为45秒。为了探测钠的透射光谱，我们在每个钠D-线的核心内，在1 μ m、1.5 μ m和3 μ m的通带内，对恒星通量进行积分，得到多余的光变曲线。我们模拟外部源的影响，多余的光变曲线，这对应于一个观察到的恒星耀斑开始接近中期过境时间和波长依赖的边缘变暗的影响。此外，通过表征恒星钠线内行星钠线的径向速度变化和多普勒频移的影响，我们估计了系外行星钠特征的深度和宽度。我们通过高斯分布估计了行星钠线的形状，其等效宽度为0.0023 \pm 0.0010 nm，从而证实了钠在HD 189733 b大气中的存在，其过量吸收水平为0.72 \pm 0.25%，0.34 \pm 0.11%，对于1 μ m、1.5 μ m和3 μ m的积分带，分别为0.20 \pm 0.06%。从这些，我们产生一个一阶估计的数密度的钠在系外行星的大气。
2016-12-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Non-isothermal Theory for Interpreting Sodium Lines in Transmission Spectra of Exoplanets
我们提出了一个理论解释钠线检测到的外行星大气的透射光谱。以前的分析采用等温近似，只处理过境半径。通过识别的吸收深度和过境半径作为独立的可观测量，我们开发了一个理论，共同解释这两个数量，这使我们能够推断与钠线的温度和数密度。我们能够处理具有恒定温度梯度的非等温情况。我们的新诊断采取简单易用的代数公式的形式，并需要测量的过境半径（及其相应的吸收深度）在线中心和线翼的钠线。我们将我们的诊断应用于HD 189733 b的HARPS数据，证实了Huitson等人（2012）报告的高层大气加热，推导出$0.4376 \pm 0.0154$ K km $^{-1}$的温度梯度，并发现密度$\sim 1$至$10^4$ cm $^{-3}$。
2015-03-18 astro-ph.EP physics.ao-ph
The Hot Neptune WASP-166 b with ESPRESSO II: Confirmation of atmospheric sodium
炎热的海王星沙漠，明显缺乏海王星大小范围内的高辐射行星，仍然是系外行星种群研究中最有趣的结果之一。更深入地了解位于海王星沙漠边缘甚至内部的系外行星的大气层，将使我们能够更好地了解行星的形成或演化过程是否是沙漠的起源。先前使用HARPS光谱仪在3.4 σ处进行了试验性谱线增宽，以检测WASP-166 b中的钠。我们用ESTERO摄谱仪观测到的两次凌日更新了这一结果，证实了每晚的探测和谱线的加宽特征。这一结果标志着海王星沙漠内首次确认的钠检测。在这项工作中，我们还强调了处理低SNR光谱区域的重要性，特别是恒星钠和行星钠的吸收线在中天重叠的地方-这是对系统未来观测的重要警告。
2022-03-09 astro-ph.EP
Search for an exosphere in sodium and calcium in the transmission spectrum of exoplanet 55 Cancri e
[摘要]这项工作的目的是在热岩石超级地球55 Cancri e的光学透射光谱中寻找来自外逸层钠（Na）和单离子钙（Ca $^+$）的吸收信号。虽然目前最适合行星质量和半径的模型需要一个可能的大气成分，但半径的不确定性存在，使55 Cancri e可能是一个没有大气的热岩行星。本文分析了用UVES/VLT、HARPS/ESO 3.6m和HARPS-N/TNG三种不同望远镜观测到的巨蟹座55星5次凌日的高分辨率（R $\sim$ 110000）时间序列谱。以钠D线和钙H和K线为目标，利用行星轨道速度径向分量在-57至+57公里/秒的凌日期间的变化，从强得多的恒星和大地信号中滤出潜在的行星外大气层信号。结合所有五个过境数据集，我们检测到一个信号可能与钠在行星外逸层的统计显著性水平为3 $σ$。结合覆盖钙H和K线的四个HARPS凌日，我们还发现了来自离子钙的潜在信号（4.1 $σ$）。有趣的是，后一个信号仅源自其中一个过境测量-在该时期检测到4.9 $σ$。不幸的是，由于测得的钠信号和潜在可变的Ca $^+$信号的显著性较低，我们估计这些信号的p值太高（对应于<4 $σ$），无法声称明确的外逸层检测。通过比较观察到的信号与人工信号注入早期的分析中，由Na和Ca $^+$的吸收估计为在一个水平，分别约为2.3 $\times 10^{-3}$和7.0 $\times 10^{-2}$，相对于…
2016-08-24 astro-ph.EP
A Cloudiness Index for Transiting Exoplanets Based on the Sodium and Potassium Lines: Tentative Evidence for Hotter Atmospheres Being Less Cloudy at Visible Wavelengths
我们提出了一个无量纲的指数，量化过境系外行星的大气的云量的程度。我们的云量指数是基于测量与钠或钾线中心和侧翼相关的过境半径。在推导这一指数时，我们重新审视了从过境测量推断等温压力标度高度的代数公式。我们证明了Lecavelier等人的公式和Benneke & Seager的公式是相同的：前者在假定平均分子量值的情况下推断温度，后者在假定温度值的情况下推断平均分子量。更重要的是，这些公式不能用来区分多云和无云的大气。我们推导出我们的云量指数的一个小样本的7个热土星/彗星从辛等人。我们表明，WASP-17 b，WASP-31 b和HAT-P-1b在可见光波段几乎是无云的。我们发现了一个初步的趋势，即更多的辐照大气往往有较少的云组成的亚微米大小的颗粒。我们还推导出WASP-17 b、WASP-31 b和HAT-P-1 b的绝对钠和/或钾丰度$\sim 10^2$ cm $^{-3}$（以及其他天体的上限）。对于更大的系外行星大气样本，需要对钠和钾线进行更高分辨率的测量，以证实或反驳这一趋势。
2016-06-23 astro-ph.EP physics.ao-ph
Simulating the escaping atmospheres of hot gas planets in the solar neighborhood
行星热层对高能辐射的吸收被认为是导致行星风形成的原因。由此产生的质量损失率可能会影响演化，特别是小型气体行星。我们提出了1D，球对称流体动力学模拟逃逸大气的18个热气体行星在太阳附近。我们的样本只包括强烈辐射的行星，其膨胀的大气可以通过凌日光谱检测。模拟进行了PLUTO-CLOUDY接口，它耦合了详细的光电离和等离子体模拟代码与一般的MHD代码。我们研究了热层逃逸，并得到改进的估计行星的质量损失率。我们的模拟重现了通过HD 189733 b中钠D吸收测量的温度-压力曲线，但在HD 209458 b的情况下显示出无法解释的差异。与一般的假设相反，我们发现，引力更紧密的大质量和紧凑的行星，如HAT-P-2 b的热层是流体动力学稳定的。紧凑型行星通过氢Ly $α$和自由-自由发射来处理辐射能量输入。辐射冷却在HD 189733 b中也很重要，但它在像GJ 436 b这样的小行星上会减少。模拟结果表明，小行星的强冷风主要引起Ly $α$的强吸收，而发射很少。紧凑和大质量的行星与热，稳定的热层引起小的吸收信号，但强烈的Ly $α$发射器，可能与目前的仪器检测。吸收和发射信号提供了一个可能的区别这两类热气体行星的热层。根据我们的研究结果，WASP-80和GJ 3470是目前最有希望的观测后续目标，旨在检测大气中的Ly $α$吸收信号。
2015-11-30 astro-ph.EP
WASP-127b: A misaligned planet with a partly cloudy atmosphere and tenuous sodium signature seen by ESPRESSO
研究系外行星的大气层对于了解系外行星的形成、演化和组成至关重要。透射光谱技术在这一领域发挥着重要作用。特别是，最先进的光谱仪在低和高光谱分辨率的组合是我们了解大气结构和成分的关键。在保证时间观测联合会的框架内，ESTERO观测到了近距离次土星质量行星WASP-127 b的两次凌日。凌日观测使我们能够同时研究系统结构和系外行星大气。我们发现这颗行星在一个逆行的偏离轨道（λ =-128.41+/-5.60度）上绕着它缓慢旋转的主恒星（veq sin（i）=0.53+/-0.07公里/秒）运行。我们在9-sigma置信水平下探测到钠线核心，过量吸收为0.3+/-0.04%，2.7+/-0.79 km/s的蓝移和15.18+/-1.75 km/s的FWHM。然而，我们没有检测到其他原子物种的存在，但只设定了几个尺度高度的上限。最后，我们把一个3-sigma上限，1600个最强的水线在可见波段的平衡温度下，38 ppm的平均深度。通过将我们的数据与近红外低分辨率数据和为这颗行星计算的模型相结合，这将云层压力限制在0.3到0.5毫巴之间。总而言之，WASP-127 b的年龄约为10 Gyr，是一颗意想不到的系外行星，因为它的轨道结构以及它的钠大气层的小范围延伸（约7刻度高度）。ESTERO使我们在探测微弱信号方面向前迈进了一步，从而对系外行星大气中云的存在带来了强有力的限制。本文提出的框架可以…
2020-10-28 astro-ph.EP
Wind of Change: retrieving exoplanet atmospheric winds from high-resolution spectroscopy
上下文近年来，人们对系外行星的大气层进行了广泛的研究，使用数值模型从数据中检索化学成分、动力循环或温度。钠偶极是最好的透射观测探测器之一，因为它有很大的截面。然而，模拟行星钠线的形状已被证明是具有挑战性的。采用了对大气层有不同假设的模型来拟合文献中的线条，但需要对不同模型进行统计上合理的直接比较，以描绘出清晰的画面。目标。我们将比较不同的风和温度模式，并提供一种工具来区分它们，通过它们最适合热木星HD 189733 b的钠透射光谱来区分它们。我们参数化不同的可能的风模式已经在文献中进行了测试，并介绍了一个向上驱动的垂直风的新选项。方法.我们建立了一个正演模型，其中的风速，风的几何形状和温度被注入到计算的透射谱。我们将这个前向模型嵌入到嵌套的抽样检索代码中，通过贝叶斯证据对模型进行排名。结果我们检索最适合的HD 189733 b数据的垂直向上风$|\vec{v}_{\mathrm{ver}}(\mathrm{mean})|=40\pm4$公里/秒以上的高度$10^{-6}$酒吧。根据HARPS目前的数据，我们无法区分更高压力大气层的风模式。结论.我们表明，在高层大气中的垂直向上的风是一个可能的解释，广泛的钠签名在炎热的彗星。我们突出了其他影响的双重的宽度和探索强磁场作用于低层大气作为一个可能的起源检索风速。
2019-12-05 astro-ph.EP
Hot Exoplanet Atmospheres Resolved with Transit Spectroscopy (HEARTS) VII. Detection of sodium on the long-transiting inflated sub-Saturn KELT-11 b
本研究利用HARPS光谱仪对长凌星膨胀亚土星KELT-11b进行连续三晚观测，成功探测到Na D1和D2线的钠过量吸收，揭示了其日侧至夜侧风场模式及显著未对齐的轨道，表明该行星是下一代望远镜大气表征的独特基准目标。
2022-09-01 astro-ph.EP
3D Aeronomy Modeling of Close-in Exoplanets
我们提出了一个三维完全自洽的多流体动力学高层大气模型，研究了热木星HD 209458 b和温暖的海王星GJ 436 b周围以氢为主的膨胀高层大气的结构。与以往的一维和二维模式的研究相比，目前的工作发现了这样的三维功能，如高层大气中的纬向流达到1公里/秒，科氏力的行星流出的倾斜高达45度和它的压缩赤道面附近的潮汐力。我们还详细研究了氦对热层结构的影响。结果表明，随着气压尺度高度的降低，大气中He的存在强烈地影响H2的离解锋和温度极大值。
2018-11-20 astro-ph.EP
Search for gas from the disintegrating rocky exoplanet K2-22b
[摘要]目的。我们在解体的岩石系外行星K2-22 b周围寻找环行钠和电离钙气体，以限制其气体损失和升华过程。方法.我们在ESO甚大望远镜上用X射线摄影仪观测了K2-22 b的4次凌日，获得了中分辨率（R $\sim$ 11400）谱的时间序列。我们的分析集中在两个钠D线（588.995 nm和589.592 nm）和Ca $^{+}$三重态（849.802 nm，854.209 nm和866.214 nm）。在行星的速度静止坐标系中搜索与行星相关的吸收，该坐标系在凌日期间从$\pm$ 66 km $^{-1}$变化。结果由于K2-22 b具有高度可变的过境深度，我们分析了各个夜晚及其平均值。通过注射信号，我们在单个夜晚达到了5个$σ$上限，分别为尾部钠和离子钙吸收的11% - 13%和1.7% - 2.0%。Night 1被它的伴星污染，所以我们考虑了有和没有Night 1的加权平均值，并引用了保守的5 $σ$限制，分别为9%和1.4%。假设它们的质量分数与地壳中的质量分数相似，这些极限对应于0.04%和35%的过境尘埃升华并被观察为吸收气体的情况。然而，这假设气体与行星共同运动。我们发现，在K2-22 b的高辐射环境中，由于辐射压力和星风的夹带，钠和离子钙可以迅速加速到100 s km/s的$^{-1}$，使它们更难被探测到。在我们的数据中没有看到这种可能广泛和蓝移信号的证据。结…
2019-07-09 astro-ph.EP
The atmosphere of WASP-17b: Optical high-resolution transmission spectroscopy
高分辨率透射光谱学是了解上层系外行星大气化学和物理性质的一种方法。由于大的吸收截面，原子钠D线的共振线（在5889.95 $Å$和5895.92 $Å$处）产生大的透射信号。我们的目标是通过精确测量透射光谱中的钠吸收来揭示WASP-17 b的物理性质。我们分析了在6.5米麦哲伦望远镜上的MIKE仪器在WASP-17 b单次凌日期间观测到的37个高分辨率光谱。通过分析H $_α$和Ca II红外三重线（IRT）的时间变化，我们排除了观测过程中的恒星耀斑活动。然后，我们获得了围绕每条钠线中心的0.75、1、1.5和3 $Å$波长带的过量吸收光曲线（即，光变曲线方法）。我们模型的差异边缘变暗的影响，和不断变化的行星径向速度的光变曲线。我们还直接分析了透射光谱中的钠吸收，透射光谱是通过将在途光谱除以在途光谱获得的（即，分法）。然后，我们比较我们的测量与辐射转移大气模型。我们的分析结果是对太阳系外钠的初步探测：我们测量到的系外行星钠特征的宽度和振幅为$σ_{\mathrm{Na}}$ =（0.128 $\pm$ 0.078）$Å$和A $_{\mathrm{Na}}$ =（1.7 $\pm$ 0.9）%（过量光变曲线法）和$σ_{\mathrm{Na}}$ =（0.850 $\pm$ 0.034）$Å$和A $_{\mathrm{Na}}$ =（1.3 $\pm$ 0.6）%。通过比较我们的…
2018-07-27 astro-ph.EP
Homogeneous search for helium in the atmosphere of 11 gas giant exoplanets with SPIRou
本研究用 SPIRou 对11颗系外行星开展同质氦三重线搜索，确认3例探测并约束质量损失与热层性质，指出氦信号与恒星质量和XUV通量相关。
2023-07-10 astro-ph.EP
Detection of sodium in the atmosphere of WASP-69b
凌日光谱是表征系外行星大气的最常用方法之一。从地面上进行这些观测，由于地球大气及其固有的变化，是非常具有挑战性的，但高光谱分辨率观测克服了这一困难，解决了谱线，并利用地球，主星和系外行星的不同多普勒速度。我们分析了太阳系外行星WASP-69 b在589 nm处的Na I双重峰的透射光谱，WASP-69 b是一颗周期为3.868天的K型恒星，并将分析结果与众所周知的热木星HD 189733 b进行了比较。我们还分析了WASP-69 b的Rossiter-McLaughlin效应。在TNG望远镜上用HARPS-North摄谱仪（R = 115000）观测到WASP-69 b的两次凌日。我们进行了大地污染减法的基础上观察到的光谱和大地水模型之间的比较。然后，遵循差分光谱学的一般步骤来提取透射光谱。该方法进行了测试与档案过境数据的广泛研究的系外行星HD 189733 b，获得了HARPS南摄谱仪在ESO 3.6米望远镜，然后应用到WASP-69 b数据。对于HD 189733 b，我们光谱解析Na I双重峰并测量$0.72\pm0.05\%$（D2）和$0.51\pm0.05\%$（D1）的线对比度，以及$0.64\pm0.04$双（D2）和$0.60\pm0.06$双（D1）的半峰宽，与先前发表的结果一致。测量${\sim}0.04$的净蓝移。对于WASP-69 b，仅测量D2线的对比度…
2017-10-17 astro-ph.EP
Spectrally resolved detection of sodium in the atmosphere of HD189733b with the HARPS spectrograph
系外行星的大气特性可以用凌日光谱学来限制。已知存在于云层上方的原子钠NaI的特征是高层大气的强大探测器，在那里可以最好地以高光谱分辨率进行探测和表征。我们的目标是在589 nm处NaI共振双峰周围区域获得HD 189733 b的高分辨率渡越光谱，以表征先前在低分辨率下从空间检测到的吸收特征。我们分析档案过境数据的HD 189733 b获得的HARPS摄谱仪。我们检索的过境光谱和光变曲线的行星，实施大地污染和行星轨道运动的校正。我们光谱解析NaI D双重峰，并测量$0.64\pm0.07\%$（D2）和$0.40\pm0.07\%$（D1）的线对比度以及$0.52\pm0.08~Å$的半高宽。这对应于在以每条线为中心的$2\times0.75\ Å$通带中，在10- $σ$水平检测到$0.32\pm0.03\%$的过量吸收。我们推导出了NaI D1和D2线核中$2\,600\pm600$ K和$3270\pm330$ K在$9\,800\pm2\,800$ km和$12\,700\pm2\,600$ km高度处的温度。我们测量的温度梯度的$\sim0.2$ K公里$^{-1}$从比较与理论模型。我们还检测到线位置中$0.16\pm0.04\ Å$（4 $σ$）的蓝移。这种蓝移可能是由于在大气层的上层以$8\pm2$公里/秒$^{-1}$的风速吹来的。我们证明了研究系外行星大气层的相关…
2015-03-18 astro-ph.EP
Sodium and Potassium Signatures of Volcanic Satellites Orbiting Close-in Gas Giant Exoplanets
太阳系外的卫星通常太小，无法通过名义搜索发现。通过类比太阳系中最活跃的天体木卫一，我们描述了钠（Na I）和钾（K I）$\textit{gas}$是如何从一个隐藏的外木卫一中喷发出地质活动的标志。分析$\sim$十几个接近的气体巨星托管强大的碱性检测，我们表明，一个木卫一大小的卫星可以稳定的轨道衰变低于行星潮汐$\mathcal{Q}_p \lesssim 10^{11}$。根据简单的大气损失估计，这种潮汐能集中在卫星上，驱动$\sim 10^{5 \pm 2}$的质量损失率高于木卫一对木星Na外逸层的供应。值得注意的结果是，几个exo-Io柱密度平均为$\textit{more than sufficient}$，以提供系外行星透射光谱的等效宽度所需的$\sim$ 10 $^{10 \pm 1}$ Na cm $^{-2}$。此外，基准观测木星的扩展（$\sim 1000$ R $_J$）钠外逸层和木星的大气在透射光谱产生类似的钠柱密度，是纯粹的外源性。作为一个概念的证明，我们适合在WASP 49-b的“高海拔”钠与电离限制云类似于观察到的钠约木卫一的配置文件。展望未来，我们强烈鼓励与时间相关的入口和出口监测以及对其他火山挥发物的光谱搜索。
2019-08-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
LRG-BEASTS: Ground-based Detection of Sodium and a Steep Optical Slope in the Atmosphere of the Highly Inflated Hot-Saturn WASP-21b
我们提出了高度膨胀的土星质量系外行星WASP-21 b的光学透射光谱，使用威廉赫歇尔望远镜上的ACAM仪器通过LRG-BEASTS调查（使用透射光谱的低分辨率地基系外行星大气调查）获得的三次凌日。我们的透射光谱覆盖4635-9000埃的波长范围，实现了197 ppm的平均过境深度精度，而一个大气尺度高度为246 ppm。我们在30埃的箱宽中检测Na I吸收，在>4 $σ$置信度下，其延伸超过100埃。我们没有看到钾离子吸收的证据。大气反演分析表明，H $_2$的瑞利散射斜率太陡，但与HD 189733 b的瑞利散射斜率非常相似。在我们的透射光谱中观察到的特征不能单独由恒星活动引起，对WASP-21的光度监测显示它是一颗不活跃的恒星。因此，我们得出结论，WASP-21 b大气中的气溶胶引起了我们观察到的陡坡，WASP-21 b是红外观测的一个很好的目标，以限制其大气金属丰度。
2020-08-03 astro-ph.EP
Temperature-Pressure Profile of the hot Jupiter HD 189733b from HST Sodium Observations: Detection of Upper Atmospheric Heating
我们目前的热木星HD 189733 b的透射光谱所采取的空间望远镜成像光谱仪搭载HST。光谱覆盖波长范围5808-6380 nm，分辨率R=5000。我们在5 Ang波段（吸收深度0.09 +/- 0.01%）内以9 sigma置信水平检测系外行星大气中NaI双峰的吸收，并使用这些数据测量双峰的光谱吸收曲线。我们只能探测到双峰的窄核。这一特征的狭窄可能是由于不明成分的高海拔薄雾或明显的太阳下NaI丰度将线翼隐藏在H2瑞利特征之下。我们比较了5.5标度高度的光谱吸收剖面与模型光谱吸收剖面，并限制了不同大气区域的温度，使我们能够构建垂直温度剖面。我们确定了两个温度制度，一个1280 +/- 240 K的区域来自NaI双线翼对应的高度低于~ 500公里，和一个2800 +/- 400 K的区域来自NaI双线核心对应的高度从~ 500-4000公里。零高度由白光半径Rp/Rstar=0.15628 +/- 0.00009定义。温度随海拔升高而升高，这可能是热层存在的证据。绝对压强尺度取决于产生瑞利特征的物质及其丰度。我们讨论了一个合理的情况下，这种物种，高海拔硅酸盐烟雾，以及大气的温度-压力曲线的结果。在这种情况下，HD 189733 b的高海拔温度升高发生在10^-5至10^-8 bar的压力下。
2012-02-21 astro-ph.EP
Mass loss rate and local thermodynamic state of KELT-9 b thermosphere from the hydrogen Balmer series
KELT-9 b是已知最热的系外行星，拥有$T\sim4400$ K，是一个新的行星类别的原型，称为超热彗星。这些系外行星被认为有一个由中性和电离原子物种主导的大气层。特别是在KELT-9 b的高层大气中探测到H $α$和H $β$ Balmer谱线，这表明氢正在填充行星的洛希瓣并从行星中逃逸。在这项工作中，我们检测到$δ$盾牌型恒星脉动（周期$P=7.54\pm0.12$ h），并研究了Rossiter-McLaughlin效应（找到一个自旋轨道角$λ=-85.01^°\pm0.23^°$）之前，在KELT-9 b的光学透射谱中的巴耳末线（H $α$ H $ζ$）。我们的HARPS-N数据显示H $α$对H $δ$的显著吸收。H $α$、H $β$和H $γ$谱线的精确线形使我们能够对热层温度施加约束。此外，KELT-9 b的质量损失率和激发氢人口也受到约束，这要归功于一个新的大气模型进行的检索分析。当大气处于流体动力膨胀和局部热力学平衡（LTE）时，我们得到了热层温度为$T=13200^{+800}_{-720}$ K，质量损失率为$\dot{M}=10^{12.8\pm0.3}$ g s $^{-1}$。由于热层的热层预计不会在LTE，我们探讨了大气结构与非玻尔兹曼平衡的激发氢的人口。我们没有发现强有力的统计证据支持脱离LTE。然而，我们的非LTE方案表明，偏离玻尔兹曼平衡可…
2020-05-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hot Exoplanet Atmospheres Resolved with Transit Spectroscopy (HEARTS) VIII. Nondetection of sodium in the atmosphere of the aligned planet KELT-10b
本文利用透射光谱和 Rossiter-McLaughlin 效应研究热木星 KELT-10b，未在其大气中探测到 Na I 和 Hα，并测得系统投影自旋-轨道角接近共面，排除了延展逃逸大气中钠和激发氢的存在。
2023-03-10 astro-ph.EP
Theory and simulation of spectral line broadening by exoplanetary atmospheric haze
大气霾是外行星光谱平坦化的主要候选者，因为它也是太阳系行星、卫星和彗星大气不透明度的重要来源。系外行星的透射光谱携带着关于行星大气如何对过境的恒星光变得不透明的信息，在与钠、钾和水的谱线相对应的波长范围内显示出广泛的无特征吸收。我们开发了一个详细的原子模型，描述原子或分子辐射与灰尘和大气雾霾颗粒物的相互作用。该模型采用了一个现实的结构，从小的纳米尺寸的种子颗粒到亚微米不规则形状的聚集体的雾霾颗粒，占两个成对的碰撞之间的辐射器和雾霾扰动，准静态平均场移动的水平在雾霾环境。这种形式主义可以解释在霾大气中吸收和发射光谱的大的平坦化，并且示出辐射器-霾粒子相互作用如何影响谱线的翼部和其中心附近的吸收光谱形状。该理论可以解释几乎所有的现实结构，尺寸和灰霾颗粒物的化学组成，并预测其在灰霾环境中的吸收和发射光谱的影响。我们通过计算氩雾中钠D线的发射光谱的位移和加宽来说明该方法的实用性。所提出的模型的简单性，优雅性和通用性，应该使它适合于在天体物理学和化学的用户的广泛社区。
2018-05-25 astro-ph.EP
Detection of titanium oxide in the atmosphere of a hot Jupiter
当系外行星凌日其宿主恒星时，来自恒星的一些光被行星大气中的原子和分子吸收，导致行星看起来更大;将行星的观测尺寸绘制为光波长的函数，就会产生透射光谱。测量透射光谱的微小变化，再加上大气建模，就可以为系外行星大气的性质提供线索。以这种方式，在几颗热的巨型系外行星的大气中检测到了由轻元素$-$（如氢、氧、碳、钠和钾$-$）组成的化学物质，但迄今为止，由重元素组成的分子被证明是难以捉摸的。尽管如此，已经预测，金属氧化物，如氧化钛（TiO）和氧化钒，出现在非常热的系外行星大气的可观测区域，导致昼侧的热反转。在这里，我们报告了在热木星行星WASP-19 b的大气中检测到TiO。我们的组合光谱具有广泛的光谱覆盖范围，揭示了TiO的存在（置信水平为7.7σ），强烈散射的烟雾（7.4σ）和钠（3.4σ），并证实了大气中存在水（7.9σ）。
2017-09-13 astro-ph.EP
Infrared Transmission Spectroscopy of the Exoplanets HD209458b and XO-1b Using the Wide Field Camera-3 on the Hubble Space Telescope
使用哈勃/NICMOS的近红外系外行星透射光谱学目前是模糊的，因为不同的观测小组根据其分析方法，从相同的数据中得出不同的结果。哈勃/WFC 3的空间扫描提供了解决这种模糊性的机会。在这里，我们报告了在过境的巨行星HD209458 b和XO-1b的WFC 3光谱，使用空间扫描模式，以获得最大的光子收集效率。我们引入了一种分析技术，推导出的系外行星的透射谱，而无需明确的解相关的仪器效应，并实现近光子限制的精度，即使在空间扫描模式中收集的高通量水平。我们的误差在6%（XO-1）和26%（HD209458 b）的光子极限在光谱分辨率为70，并优于0.01%，每个光谱通道。这两颗行星在1.38微米附近的水峰处都表现出约200 ppm的吸水率。我们对XO-1b的研究结果与NICMOS光谱的大得多的吸收相矛盾。我们测量到的HD209458 b的弱吸水性让人想起了Charbonneau等人（2002）在第一个系外行星大气层透射光谱中钠吸收的弱点。具有均匀分布的额外不透明度（每克0.012厘米^2）的模型大气，大约可以解释我们在这颗行星上对水的测量和对钠的吸收。我们对HD 209458 b的研究结果支持了Pont等人（2013）提出的观点，即弱分子散射叠加在透射光谱上，透射光谱主要由雾和/或灰尘引起的连续不透明度主导。然而，HD209458 b所需的额外不透明度比HD 189733 b更灰色，具有较…
2013-07-12 astro-ph.EP
The Impact of Enhanced EUV Flux on the Upper Atmosphere of Earth-like Exoplanets
本文利用GITM模拟最高50倍地球基准EUV通量下的类地行星高层大气，发现约10倍基准通量为大气稳定阈值，并指出一维模型难以刻画非均匀全球大气。
2025-08-29 astro-ph.EP
Ground-based detection of Calcium and possibly Scandium and Hydrogen in the atmosphere of HD 209458b
内容：自哈勃空间望远镜首次探测系外行星大气以来，由于大地校正技术的增强，从地面对系外行星大气的表征在分析此类大气中发挥着越来越重要的作用。目前，在HD 209458 b的大气中已经发现了几种物种，它们都与理论模型相一致。目的：重新分析使用斯巴鲁望远镜上的高色散摄谱仪获得的数据。我们希望在系外行星HD 209458 b的大气中发现新物种。除了阐明大气成分外，我们还将推导出系外行星大气中存在的吸收剂的径向延伸。方法：我们提出了一种替代的方法来纠正大地效应，通过分析的变化谱线与空气质量。为了搜索由于系外行星大气引起的反射，我们实现了一种算法，以自动搜索透射光谱中和数据中的波长范围内呈现大气特征的所有特征。为了估计不确定性，我们进行了自举分析。结果如下：在透射光谱中检测到由钙在6162.17 A和6493.78 A、钪在5526.79 A、氢在6562.8 A和钠双重态的跃迁引起的吸收过量，其水平为-0.079+-0.012%、-0.138+-0.013%、-0.059+-0.012%、-0.123+-0.012%、分别使用0.5A、0.4A、0.5A、1.1A和0.6A的通带，-0.071+-0.016%。结论：模型预测了钠共振双重峰中的强吸收，这在本分析中也是先前检测到的。然而，这是HD 209458 b中钙和可能钪的第一份报告，包括可能的氢地面探测。...（续）
2013-06-23 astro-ph.EP
Doppler-Shifted Alkali D Absorption as Indirect Evidence for Exomoons
凌日系外行星中的钠和钾特征可能很难从恒星吸收线中分离出来。在这里，这些挑战是讨论的太阳系观测的框架，特别是水星凌日。辐射压力对于近轨道系外行星中的碱性气体动力学很重要，因为D线在共振散射中很有效。当星-行星速度大于10 km/s时，偏心的系外行星会经历一个数量级以上的辐射压力，这有助于大气逃逸，并在凌日阶段产生更大的有效截面来吸收星光。多普勒频移也有助于从恒星光球层的吸收中分离出行星的信号。目前，只有一颗过境的系外行星HD 80606 b被认为同时具有这种必要的多普勒频移和碱吸收。行星外逸层上的辐射压力自然会产生蓝移吸收，但其水平不足以解释从该系统的钾过境测量中推断出的极端多普勒频移。在没有明确的机制来产生这样一个强风，它描述了这种特性如何可能产生的一个exomoon磁层相互作用，类似于木卫一木星。在低对比度下，HD 80606 b的后续过境光谱不能排除钾喷流或具有广泛吸收结构的大气物种。然而，很明显，在成像通带内的线吸收无法解释已报告的在途窄带测光。还提出了由木卫一-木星相互作用产生的高能碱的新观测结果，这说明高能钠多普勒结构提供了一个比钾更有价值的外卫星存在的标志。
2022-02-28 astro-ph.EP
Stellar contributions to the line profiles of high-resolution transmission spectra of exoplanets
对系外行星大气层的深入研究开始成为现实。为了详细揭示它们的性质，我们需要更高信噪比的光谱和更复杂的分析方法。利用高分辨率光谱仪，我们不仅可以探测到系外行星大气中的钠特征，还可以通过研究其谱线轮廓来表征它。在HD 189733b的透射光谱中发现了明显的W形钠线轮廓后，我们研究了可能的恒星污染源，并试图纠正这些虚假的变形。通过分析HD 189733b在波长空间中的单次透射谱，我们发现导致透射谱吸收的主要钠信号集中在恒星静止坐标系上。我们集中在两个主要的恒星效应，污染的透射光谱：中心到肢体的变化和恒星旋转。我们显示的影响线轮廓：虽然我们使用模拟的理论恒星光谱校正CLV，我们提供了一种新的方法，直接基于观测数据，以纠正RM的贡献线轮廓检索的透射谱。我们将修正应用于HD189733b的光谱。我们的分析表明，在传输光谱中的Na-D线的线轮廓比以前报道的窄。比D1更深的D2线的校正可能仍然不完整，因为行星半径在该波长处更大。在研究系外行星高分辨率透射光谱中大气特征的谱线轮廓时，必须仔细消除虚假恒星效应，然后在速度空间进行检查。具有更高S/N的数据加上改进的大气模型将使我们能够以迭代的方式适应恒星效应校正的幅度。
2018-07-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Heating efficiency in hydrogen-dominated upper atmospheres
上下文加热效率被定义为净局部气体加热率与恒星辐射能量吸收率的比值。它在暴露于恒星软X射线和极紫外辐射（XUV）的行星上层大气的热逃逸过程中起着重要作用。目标。我们模拟了太阳系外气体巨星HD 209458 b以氢为主的高层大气中恒星XUV辐射的热逃逸相关加热效率。然后将模型结果与先前的热氢逃逸研究进行比较，该研究假设热效率值在10- 100%之间。方法.通过求解动力学Boltzmann方程，应用直接模拟Monte Carlo模型，研究了热层中的光解和电子碰撞过程。我们计算了恒星XUV通量的能量沉积率和伴随的初级光电子的能量沉积率，这些初级光电子是由高层大气中H2到H过渡区的电子碰撞过程引起的。结果如果包括光电子碰撞过程的参与，以氢为主的高层大气的XUV辐射加热不会达到高于主要热层高度的20%。结论.假设热效率值>= 20%的系外行星的氢逃逸研究可能高估了热逃逸或质量损失率，而假设值< 20%的研究可能产生更真实的大气逃逸率。
2014-09-02 astro-ph.EP
New study of the line profiles of sodium perturbed by H2
碱原子的不透明度，最重要的是Na和K，在褐矮星和系外行星的大气中起着至关重要的作用。我们对500 ~ 3000 K温度范围内的NaH 2碰撞剖面进行了全面的研究，这一温度范围是褐矮星和质量大于1500 K的行星大气中的普遍温度，在Teff > 1500 K的热行星中，相关的H2扰动密度可达几个10^19 cm^-3，对于质量更大或温度更低的天体，相关的H2扰动密度可超过10^20 cm^-3。准确的压力加宽的配置文件是有效的，在高密度的H2应纳入光谱模型。用半经典方法计算了钠原子受分子氢扰动的统一轮廓，给出了新的NaH 2碰撞轮廓及其对用petitCODE计算的棕矮星和热矮星合成谱的影响.
2019-08-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Non-detection of Helium in the Upper Atmospheres of Three Sub-Neptune Exoplanets
我们提出了在三个亚海王星大小的行星的上层大气中寻找氦，以调查这些无处不在的物体的起源。低密度行星中氦的检测将成为原行星星云吸积初级大气存在的强有力证据，因为预计岩石行星的次级大气中不会存在大量氦。我们使用Keck+NIRSPEC获得了行星GJ1214b，GJ9827d和HD97658b围绕10，833 Ang He三重态特征的高分辨率凌日光谱。我们没有检测到任何行星的氦吸收，尽管达到了高水平的灵敏度。我们通过比较一维模型的网格与数据，使用未检测来设定行星热层温度和大气损失率的限制。我们还进行了内部结构和大气损失的耦合计算，这表明行星的大部分大气（风）相对于其原始组成来说，氦的含量最多会适度增加（耗尽）。我们对GJ1214 b和GJ9827 d的氦三重态的探测不足，与这些行星目前质量损失模型的预测高度不一致。需要更高的信噪比数据来检测HD97658b预测的氦特征。我们确定的不确定性，在EUV通量的宿主恒星和缺乏详细的质量损失模型，专门为冷却和金属增强的大气作为我们的结果的解释的主要限制。最终，我们的研究结果表明，亚海王星行星的上层大气与气体巨行星的大气有着根本的不同。
2020-10-05 astro-ph.EP
The GAPS programme at TNG LXVI. A homogeneous search for Na i and its possible variability in ten gas giant exoplanets
本研究使用 SLOPpy 代码分析十颗气态巨行星的透射光谱，发现 Na i D 吸收存在变异性，且该变异性与行星属性无关，主要受数据质量、数据处理或恒星活动影响。
2024-12-06 astro-ph.EP
Habitability and Spectroscopic Observability of Warm M-dwarf Exoplanets Evaluated with a 3D Chemistry-Climate Model
居住在星周宜居带（CHZ）的行星为我们提供了最好的机会来测试生命潜在的普遍性和复杂性的假设。限制可居住性及其观测判别式的精确边界对于最大限度地利用未来仪器进行远程生命探测至关重要。传统上，宜居带（IHZ）的内边缘的计算已经使用一维辐射对流和三维大气环流模式进行。然而，这些模式缺乏互动的三维化学和不解决中层和低热层（MLT）地区的高层大气。在这里，我们采用了一个3D高顶化学气候模型（CCM）来模拟同步旋转的行星的大气层，这些行星在K-和M-矮星的宜居带的内边缘（在$T_{\rm eff} =$ 2600 K和4000 K之间）运行。虽然我们的IHZ气候预测与GCM研究吻合良好，但我们在模拟臭氧和HO $_{\rm x}$光化学中发现了值得注意的偏离。例如，即使平流层水蒸气的混合比很高（$< 10^{-3}$ mol $^{-1}$），不活跃恒星周围的气候通常也不会进入经典的潮湿温室状态，这表明不活跃M星周围的行星在地质学上重要的时间尺度上可能只经历轻微的水分流失。此外，我们发现在可能适合居住的潮湿温室大气中，臭氧层要薄得多，因为臭氧通过与氢氧化物自由基的反应而迅速被破坏。使用我们的CCM结果作为输入，我们的模拟透射光谱表明，水蒸气和臭氧功能的潮湿温室大气中可以检测到的仪器NIRSpec和MIRI LRS板载詹姆斯韦伯太空望远镜。
2019-12-24 astro-ph.EP
Investigation of the upper atmosphere in ultra-hot Jupiter WASP-76 b with high-resolution spectroscopy
碱金属谱线是了解系外行星大气层最重要的关键不透明度来源之一，因为Na I共振双峰被认为是低辐射的原因，因为碱金属的宽线翼几乎吸收了所有的恒星辐射。Na吸收线的高分辨率透射光谱可以用来研究热彗星的热层温度，它是由恒星X射线和极紫外辐射增加。我们应用高分辨率透射光谱仪的超热木星WASP-76 b与高色散光谱仪（HDS）的斯巴鲁8.2米望远镜。我们报告了强Na-D过量吸收的检测，线对比度为0.42 $\pm$ 0.03%（D1，5895.92 Ω）和0.38 $\pm$ 0.04%（D2，5889.95 Ω），FWHM为1.63 $\pm$ 0.13 Ω（D1）和1.87 $\pm$ 0.22 Ω（D2），和（7.29 $\pm$ 1.43）$\times$ 10 $^{-3}$ β（D1）和（7.56 $\pm$ 2.38）$\times$ 10 $^{-3}$ β（D2）的EW。这些结果表明，Na-D吸收谱线比以前的工作更浅更宽，而在同一通带内的吸收信号与以前的工作一致。我们得出的最佳拟合等温温度为3700 K（无旋转）和4200 K（旋转）。这些结果表明存在热层的可能性，因为导出的大气温度高于平衡温度（$\sim$ 2160 K）。
2021-12-05 astro-ph.EP
Alkaline Exospheres of Exoplanet Systems: Evaporative Transmission Spectra
流体静力平衡是一个很好的近似的致密层的行星大气，它已被规范地用于解释透射光谱的系外行星。在这里，我们利用高分辨率摄谱仪的能力，探测钠和钾气体的脆弱层，由于其强大的吸收截面。我们提出了一个大气层外大气层退化光学厚和光学薄介质之间，提出了一个问题，流体静力平衡是否是适当的Na I线观测系外行星。为此，我们模拟三个非流体静力学，蒸发，密度分布：（一）逃逸，（二）exomoon，和（iii）环面检查他们的印记上的碱性外逸层传输。通过分析蒸发生长曲线，我们发现$W_{\mathrm{Na D2}} \sim 1- 10$ mA的等效宽度自然地由纯原子Na的蒸发速率$\sim 10^3 - 10^5$ kg/s驱动。为了打破大气和外逸层吸收之间的简并，我们建议，如果线比是$\mathrm{D2/D1} \gtrsim 1.2$的气体是光学薄的平均和大致表示非流体静力学结构的大气/外逸层。我们表明，这是在热中子源WASP-49 b和HD 189733 b的Na I观测的情况下，也模拟他们的K I光谱。最后，由于在超热彗星上探测到大量的金属，我们认为WASP-76 b和WASP-121 b的环形大气与目前的Na I数据是一致的。
2020-08-10 astro-ph.EP
How does the shape of the stellar spectrum affect the Raman scattering features in the albedo of exoplanets?
在对太阳系行星的研究中，已经证明了在短光波长下，行星日冕光谱中的拉曼散射光谱特征的诊断潜力，最近有人提议将其作为对系外行星大气的探测，以补充在较长波长下的日冕研究。由拉曼散射引起的光谱特征提供了对行星大气特性的深入了解，例如大气深度、成分和温度，以及检测和光谱识别光谱不活跃的物种的可能性，例如可见光波长范围内的H $_2$和N $_2$。然而，拉曼散射特征取决于大气的性质和入射恒星光谱的形状。相同的行星大气可以产生非常不同的日冕光谱，这取决于宿主恒星的光谱特性。在这里，我们提出了一套几何计算的大气层与H $_2$ /He，N $_2$，和CO $_2$组成，不同的恒星类型，从晚A晚K星照射的光谱。由拉曼散射引起的突出的散射特征出现在不同类型的宿主星的不同波长处。我们研究了碱金属元素钠和钾的吸收如何影响拉曼特征的强度，并讨论了在未来观测中检测拉曼特征的首选观测策略。
2017-08-14 astro-ph.EP
DREAM: III.A helium survey in exoplanets on the edge of the hot Neptune desert with GIANO-B@TNG
本研究使用GIANO-B光谱仪对海王星沙漠边缘的9颗系外行星进行HeI透射光谱巡天，未观测到行星吸收，给出了热层吸收、温度和质量损失上限，并证实HeI吸收信号与恒星质量和XUV通量相关。
2023-07-18 astro-ph.EP
Metastable Helium Reveals an Extended Atmosphere for the Gas Giant HAT-P-18b
1083 nm处的亚稳态氦谱线可用于探测近距离系外行星的扩展上层大气，从而深入了解它们的大气质量损失，这可能对塑造它们的人口具有重要意义。我们使用了一个超窄带滤波器，以这条线为中心，观察了低密度气体巨星HAT-P-18 b的两次凌日，使用200”Hale望远镜在Palomar天文台，并报告了其扩展的高层大气的检测。我们将过量吸收限制为0.635 nm带通内的$0.46\pm0.12\%$，超过凌日系外行星勘测卫星（TESS）的过境深度$3.9σ$。如果我们用一维帕克风模型拟合这个信号，我们发现它对应于热层温度从4000 K到13000 K的大气质量损失率$8.3^{+2.8}_{-1.9} \times 10^{-5}$ $M_\mathrm{J}$ /Gyr和$2.63^{+0.46}_{-0.64} \times 10^{-3}$ $M_\mathrm{J}$ /Gyr之间。J星等为10.8，这是迄今为止进行过这种测量的最微弱的系统，证明了这种方法在测量接近气体巨行星的各种样本上的质量损失的有效性。
2021-02-16 astro-ph.EP
Defocussed Transmission Spectroscopy: A potential detection of sodium in the atmosphere of WASP-12b
我们报告了一个试点研究的一种新的观测技术，离焦透射光谱，及其应用于研究系外行星的大气层使用地面平台。与散焦测光类似，散焦透射光谱学比普通光谱学具有额外的优点，因为它减少了由于平场、PSF变化、狭缝钳口缺陷和与地面观测相关的其他影响而引起的系统误差。对于所研究的行星系之一WASP-12 b，我们报告了在使用2A波长掩模的过境期间对0.12+/-0.03[+0.03]%的额外Na吸收的尝试性探测。考虑到过境期间发生的系统性后，真实深度实际上可能更接近0.15%。这与HD 209458 b大气中报告的吸收水平相似（0.135+/-0.017%，Snellen等人，2008）。最后，我们概述的方法，将在未来的观察，根据我们的研究结果，从这个试点研究中改进的技术。
2014-10-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Spectral signature of atmospheric winds in high resolution transit observations
对系外行星大气的研究表明，与我们太阳系的行星相比，系外行星大气具有很大的多样性。特别是木星型的系外行星，在近轨道上绕着它们的主恒星运行，所谓的热和超热彗星，由于它们增强的大气特征而被详细研究。由于它们的潮汐锁定状态，白天和黑夜之间的温差触发大气风，这可能导致观测中的各种指纹。空间分辨吸收线在过境，如钠（Na）可能是一个很好的示踪剂，这样的风。不同的工作解决了Na $^-$吸收线在不同的系外行星，显示不同的线宽。假设这可以归因于这样的纬向急流，这项工作模拟了这样的风对合成吸收线的影响。为此，凌日木星型行星的旋转速度类似于热和超热木星被认为是。研究表明，高风速可以重现不同的高分辨率过境观测推断的Na线廓线的加宽。对于平衡温度较低的行星，展宽值有减小的趋势。这可以解释为碱性线的电离所引起的大气阻力减缓了纬向喷流，有利于它们在热木星而不是超热木星上的存在。
2021-02-02 astro-ph.EP
A Survey of Alkali Line Absorption in Exoplanetary Atmospheres
我们用Hobby-Eberly望远镜（HET）对四个系外行星系统进行了超过90小时的光谱观测。观测是在过境和过境，我们分析了不同的光谱-即，透射光谱-检查其在$λ\lambda5889, 5895$处的中性钠（\ion{Na}{1}）双峰和$\lambda7698$处的中性钾（\ion{K}{1}）波长处的吸收。我们使用\ion{Ca}{1} $\lambda6122$的透射光谱-它显示出强烈的恒星吸收，但不是我们期望在这些大气中显示出显著吸收的碱金属共振线-作为控制线来检查我们的测量系统误差。我们使用经验蒙特卡罗方法来量化这些系统误差。在使用独立推导的还原和分析管道对相同数据集进行的再分析中，我们确认了先前在HD 189733 b中观察到的\ion{Na}{1}吸收水平为$(-5.26\pm1.69)\times10^{-4}$（12 μ m积分带的平均值与先前作者一致）。此外，我们初步确认HD 209458 b中观察到的\ion{Na}{1}吸收（多位作者独立）为$(-2.63\pm0.81)\times10^{-4}$水平，尽管解释不太清楚。此外，我们发现\ion{Na}{1}吸收的$(-3.16\pm2.06)\times10^{-4}$在$<3σ$在HD 149026 b;功能明显的透射光谱与真实的吸收是一致的，并表明这可能是一个很好的目标，为未来的观测确认。没有其他结果…
2011-09-08 astro-ph.EP
3D NLTE Sodium abundances in late-type stars. Abundance corrections and synthetic spectra
Uppsala University（乌普萨拉大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
本文研究了1D LTE模型下Na I线分析的误差，通过3D NLTE辐射转移修正，发现3D NLTE修正通常比1D LTE更负，但对D共振线在低金属licity时略有正修正，提供公开的3D NLTE网格和插值方法以提高钠丰度测定精度。
2026-03-24 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Into the Storm: Diving into the winds of the ultra hot Jupiter WASP-76 b with HARPS and ESPRESSO
尽管在描述系外行星大气的组成和结构方面取得了迅速的进展，但对大气动力学的研究却没有以同样的速度发展。虽然已经建立了理论模型来描述大气层的低层和不相连的外逸层，但对热层以下的中间层知之甚少。以WASP-76~b为例，我们的目标是提供一个更清晰的超热气体巨星（高辐射气体巨星）的大气动力学图像。我们联合分析了两个数据集，获得了HARPS和ESTERO光谱仪，解释解决行星钠双峰。然后，我们应用了更新版本的MERC代码，增加了行星旋转，也提供了可能性，以模拟风模式的纬度依赖性。我们检索最高的贝叶斯证据等温大气，解释为平均温度$3389\pm227$ K，一个均匀的白天到晚上的侧风$5.5^{+1.4}_{-2.0}\,$公里/秒的低层大气中的垂直风在高层大气中的$22.7^{+4.9}_{-4.1}\,$公里/秒，切换大气风模式在$10^{-3}$巴以上的参考表面压力（$10$巴）。我们对WASP-76~b的研究结果与以前对WASP-76~b低层大气动力学和其它超高温彗星的研究结果是一致的。他们强调了在全球环流模型研究所探测的层之上的中间大气中垂直风的必要性，以解释这个星球上钠双线的线加宽。这项工作证明了利用解析的谱线形状在观测上限制系外行星大气中可能的风模式的能力，这是未来更复杂的3D大气模型的宝贵投入。
2021-07-20 astro-ph.EP
Hot Exoplanet Atmospheres Resolved with Transit Spectroscopy (HEARTS) III. Atmospheric structure of the misaligned ultra-hot Jupiter WASP-121b
超高温超导体为扩展我们关于动力学演化和极端辐照大气特性的理论提供了有趣的前景。在这种情况下，我们提出了新的光学光谱的过境超热木星WASP-121 b的分析。我们首先对WASP-121 b的轨道性质进行了改进，它位于一个近极轨道上，（旋转度$ψ^{\rm North}$ =88.1 $\pm$ 0.25 $^{\circ}$或$ψ^{\rm South}$ =91.11 $\pm$ 0.20 $^{\circ}$）轨道，并排除其快速旋转的高微分旋转（P $<$ 1.13天），高度倾斜（$i_\mathrm{\star}^{\rm North}$ =8.1 $\stackrel{+3.0}{_{-2.6}}^{\circ}$或$i_\mathrm{\star}^{\rm South}$ =171.9 $\stackrel{+2.5}{_{-3.4}}^{\circ}$）恒星。然后，我们提出了一种新的方法，利用重新加载的Rossiter-McLaughlin技术分离的行星大气和恒星表面的光谱沿过境弦的贡献。它在WASP-121 b的HARPS过境光谱中的应用揭示了行星大气边缘金属（可能是原子铁）的吸收特征。信号的宽度（14.3 $\pm$ 1.2 km/s）可以通过潮汐锁定行星的旋转来解释。它的蓝移（-5.2 $\pm$ 0.5 km/s）可以追踪从昼侧到夜侧的强风，或者行星热层的各向异…
2020-01-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Further constraints on the optical transmission spectrum of HAT-P-1b
我们报告的HAT-P-1旨在限制其过境热木星系外行星的大气的光学透射光谱的新的观测。地基差示分光光度法是在国家伽利略望远镜（TNG）上使用DOLORES摄谱仪在两个过境窗口上进行的。我们的测量意味着行星与恒星的平均半径比等于$\rm R_p/R_{\star}$ =（0.1159 $\pm$ 0.0005）。这一结果与最近对该天体进行的近红外测量所获得的值一致，但与先前报告的光学测量值不同，前者比后者低约4.4个系外行星尺度高度。通过分析5个不同的600 nm $\,$宽的光谱箱的数据，我们观察到一个单峰光谱（3.7 $\rmσ$能级），其蓝色截止对应于钠的宽吸收翼的蓝色边缘，并且在6180- 7400 nm之间的区域中吸收增加。我们还推断，由于碱金属的宽吸收翼的宽度可能比太阳丰度明确的大气模型所暗示的要窄。我们将结果解释为HAT-P-1b在光学波长处具有部分透明大气的证据，其中光学吸收体的贡献比以前报道的更温和。
2015-08-27 astro-ph.EP
