Cloudless atmospheres for L/T dwarfs and extra-solar giant planets
公认的，传统的方案来解释复杂的光谱演化的褐矮星（BD），因为他们的第一次检测20年前，一直是微米大小的冷凝物，所谓的“尘埃”或“云”，在他们的大气中发挥的关键作用。然而，这种情况下，面临着重大的问题，特别是J-带增亮和复苏的FeH吸收在L到T的过渡，和物理的第一性原理的理解，这种过渡是缺乏。在本文中，我们提出了一个新的，完全不同的解释BD和太阳系外巨行星（EGP）的光谱演化，而不需要调用云。我们表明，由于CO/CH 4和N2/NH3化学反应的缓慢性，褐矮星（L和T，分别）和EGP大气受到热化学不稳定性的性质类似的指状或化学对流不稳定性存在于地球海洋和地球内核/地幔边界。诱导的小尺度湍流能量输送降低了大气中的温度梯度，解释了观测到的L矮星和热EGP的近红外J-H和J-K色的增加，而沿着L到T转变的深层大气的变暖，随着CO/CH 4不稳定性的消失，自然解决了上述两个难题，并提供了L到T转变的物理解释。这一新的图像导致了我们对BD和EGP大气及其演变的理解的急剧修订。
2016-01-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Photochemistry in Terrestrial Exoplanet Atmospheres III: Photochemistry and Thermochemistry in Thick Atmospheres on Super Earths and Mini Neptunes
一些超级地球和迷你海王星可能会有厚厚的大气层，而不是H2占主导地位。我们已经开发了一个光化学-热化学动力学传输模型，用于探索超级地球和迷你海王星上厚大气的组成，适用于H2为主的大气和非H2为主的大气。使用这个模型来研究厚大气的温度和元素丰度范围很广，我们把它们分为富氢大气，富水大气，富氧大气和富烃大气。我们发现，碳的形式是CO2，而不是CH 4或CO在H2贫水占主导地位的厚的气氛，并从氧贫富碳气氛中的轻元素的优选损失导致不饱和烃（C2 H2和C2 H4）的形成。我们应用我们的自洽大气模型来计算已知的过境低质量系外行星GJ 1214 b，HD 97658 b和55 Cnc e的光谱和诊断功能。对于GJ 1214 b类行星，我们发现：（1）C_2H_2在1.0和1.5微米的透射特征和C_2H_2和C_2H_4在9-14微米的热辐射特征是富烃大气的诊断特征;（2）探测到水蒸气特征和确认不存在甲烷特征将为大气以水为主提供足够的证据。总的来说，我们的模拟表明，在解释超级地球/迷你海王星的光谱时，必须考虑化学稳定性。水占主导地位的大气只存在于碳氧比远低于太阳比的情况下，这表明这种大气可能很罕见。
2014-01-05 astro-ph.EP
Atmospheric Chemistry in Giant Planets, Brown Dwarfs, and Low-Mass Dwarf Stars III. Iron, Magnesium, and Silicon
我们使用热化学平衡计算模型铁，镁，硅化学在大气中的巨行星，棕矮星，太阳系外的巨行星（EGP），和低质量的恒星。个别Fe，Mg和Si的气体和冷凝物的行为被确定为温度，压力和金属丰度的函数。因此，我们的结果与任何特定的模型大气无关。铁金属的冷凝通过有效地从气相中除去含铁物质而强烈地影响铁化学。单原子铁是EGP和L矮星大气层中最丰富的含铁气体，也是巨行星和T矮星深层大气中最丰富的含铁气体。镁橄榄石（Mg2SiO4）和顽火辉石（MgSiO3）云的形成有效地从大气中去除了含镁和硅的气体。单原子镁是EGP和L矮星大气层中以及巨行星和T矮星深层大气中的主要镁气体。一氧化硅（SiO）是棕矮星和EGP深层大气中最丰富的含硅气体，而SiH4在木星和其他气体巨行星的深层大气中占主导地位。随着有效温度的降低，其他几种含Fe、Mg和Si的气体变得越来越重要。原则上，一些Fe、Mg和Si气体是亚恒星大气中天气或温度诊断的潜在示踪剂。
2010-01-20 astro-ph.EP
Acceleration of Cooling of Ice Giants by Condensation in Early Atmospheres
行星目前的红外亮度部分来源于行星在形成过程中获得的吸积能量，因此对行星形成过程提供了重要的制约。一颗行星从热的初始状态冷却到现在的状态，通过大气层的辐射发射损失能量。因此，大气的性质影响行星的冷却速率。以前的巨行星冷却理论假设大气成分在整个进化过程中是不变的。然而，行星形成理论认为，在早期阶段，特别是冰巨星的大气层中富含重元素。这些重元素包括诸如水、氨和甲烷的可冷凝物质，预计这些物质对大气温度具有很大影响，并因此通过释放潜热而产生辐射。在这项研究中，我们研究了这种冷凝对行星排放通量的影响，并量化了对冷却时间尺度的影响。然后，我们证明了这些物种的潜热使大气保持高温，从而使排放通量在数十亿年内保持高位，从而加速了冰巨人的冷却。这揭示了一个长期存在的问题，即天王星比理论预测的要暗得多，尽管质量和半径相似，但亮度与海王星不同。此外，我们还发现，具有高度富集大气的年轻冰巨星在中红外线下比那些没有富集大气的冰巨星要亮得多。这为未来太阳系外冰巨星的直接成像提供了重要的意义。
2017-04-25 astro-ph.EP
XUV-driven mass loss from extrasolar giant planets orbiting active stars
高温彗星的上层大气受到极端辐射条件的影响，可能导致快速的大气逃逸。这些行星上层大气的组成和结构受到宿主恒星高能光谱的影响。这种发射取决于恒星的类型和年龄，因此这是了解系外行星大气行为的重要因素。在这项研究中，我们专注于太阳系外的巨行星（EPG）的轨道K和M矮星。使用日冕模型构建了三颗不同恒星--波江座、狮子座AD和显微镜座AU的XUV光谱。中性密度和温度分布在上层大气中的假设EGPs轨道这些恒星，然后从流体模型，将大气化学和大气逃逸考虑。我们发现，一个简单的缩放完全基于主恒星的X射线发射给出了很大的误差，从行星大气的质量损失率，所以我们已经推导出一种新的方法来缩放太阳光谱的EUV区域的恒星X射线发射的基础上。这种新方法产生的结果在行星的中性高层大气非常类似于使用主恒星的详细日冕模型获得。我们的研究结果表明，在行星受到来自活跃恒星的辐射，从金斯逃逸过渡到大气层顶部的流体动力学逃逸制度发生在较大的轨道距离比低活动恒星（如太阳）周围的行星。
2014-12-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Microwave Remote Sensing of Giant Planet Atmospheres: Considerations for Saturn and Uranus Orbiter Missions
Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；Space Science Institute（空间科学研究所）
本文针对气态巨行星大气研究，探讨了微波辐射计的能力，结合朱诺号MWR实验成果，为土星、天王星等未来轨道器任务的仪器设计提供科学与工程层面的参考。
2026-08-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
Giant planet interiors and atmospheres
本文综述了太阳系四颗巨行星内部与大气的当前认识，阐述内部结构演化模型原理及其与大气之间的联系，并总结外行星成分、结构及未来挑战。
2024-07-08 astro-ph.EP
Bridging the Gap: Using Brown Dwarfs to Examine Silicate Clouds in Giant Exoplanet Atmospheres
American Museum of Natural History（美国自然历史博物馆）；Dordt University（多尔特大学）；Center for Exoplanetary Systems, Space Science Institute（系外行星系统中心，空间科学研究所）；The Graduate Center, City University of New York（纽约市立大学研究生中心）
通过棕矮星理论研究四个JWST观测热木星的硅云模型，探讨大气中形成痕迹的证据，支持巨行星在形成过程中采用恒星的Mg/Si比值。
2026-03-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Giant Planets from the Inside-Out
巨行星在行星系的早期形成阶段获得气体、冰和岩石，从而告诉我们形成过程本身。从内到外，检查之间的连接深内部和可观察到的大气，连接在太阳系的巨行星的详细测量的数据，丰富的褐矮星和巨大的系外行星，我们的目标是提供全球约束的内部结构和组成的模型，这些行星的形成。朱诺号和卡西尼号任务后的新发展指出，木星和土星都有很强的成分梯度和从大气层到内部深处的稳定区域。这也是天王星和海王星的情况下，根据现有的，有限的数据对这些行星。巨大的系外行星和褐矮星为我们提供了新的机会，将大气丰度与体积、内部丰度\rev{and to link these abundances and isotopic ratios to formation scenarios. Analysing the wealth of data becoming available}联系起来，这将需要新的模型来解释行星内部和大气的复杂性
2022-05-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Exploring atmospheres of hot mini-Neptunes and extrasolar giant planets orbiting different stars with application to HD 97658b, WASP-12b, CoRoT-2b, XO-1b and HD 189733b
我们计算了一个热的迷你海王星和巨型系外行星的大气网格，将天体物理学可观测参数-轨道距离和恒星类型-与预期的化学大气物种联系起来。该网格可应用于当前和未来的观测，以表征系外行星大气，并作为解释大气反演分析结果的参考。为了构建网格，我们开发了一个用于计算大气热结构的一维代码，并将其与包括不平衡化学（分子扩散，垂直混合和光化学）的光化学模型联系起来。我们比较了在不同半长轴（0.01 $\leq$ a $\leq$ 0.1 AU）上绕F，G，K和M星运行的行星的热剖面和大气成分。温度和紫外线通量影响大气中的化学物质。我们探索哪些影响是由于温度造成的，哪些影响是由于恒星特征造成的，并显示了每种情况下受影响最严重的物种。CH $_4$和H $_2$ O对紫外辐射通量最敏感，H取代H $_2$成为接收高紫外辐射通量的行星高层大气中最丰富的气体。CH $_4$在较冷的行星上更丰富。我们探索垂直混合，通知我们的模型和由此产生的光谱观测的简并。对于较低的压力，可观察到的物质，如H $_2$ O或CO $_2$，可以指示垂直混合的效率，混合比越大，混合越强。通过建立网格，测试结果的敏感性，并将我们的模型与已发表的结果进行比较，我们的论文提供了一种工具来估计观测结果。我们将我们的模型应用于WASP-12 b，CoRoT-2b，XO-1b，HD 189733 b和HD 97658 b。
2013-11-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
A new set of atmosphere and evolution models for cool T-Y brown dwarfs and giant exoplanets
我们提出了一套新的太阳金属丰度大气和非常冷的棕矮星和自发光巨型系外行星的演化模型，我们称之为ATMO 2020。大气模型是用我们最先进的一维辐射对流平衡程序ATMO生成的，并用作表面边界条件来计算$0.001-0.075\,\mathrm{M_{\odot}}$对象的内部结构和演变。我们的模型包括几个关键的改进，在以前的模型中使用的输入物理在文献中。最值得注意的是，使用一个新的氢-氦状态方程，包括从头计算量子分子动力学计算，提高了质量的$\sim1-2\%$在恒星亚恒星边界，并改变了冷却轨道周围的氢和氘燃烧的最小质量。第二个关键的改进涉及我们的大气模型ATMO中更新的分子不透明度，它现在包含了更多的线过渡，需要准确地捕捉这些热大气中的不透明度。这导致大气温度结构变暖，进一步改变了冷却曲线和亚恒星物体的预测发射光谱。我们提出了显着的改进碰撞增宽钾共振双峰的治疗，并强调这些线在塑造红光学和近红外光谱的棕矮星的重要性。我们生成三个不同的网格模型模拟，一个使用平衡化学和两个使用非平衡化学由于垂直混合，所有三个计算自洽与大气的压力-温度结构。我们展示了垂直混合对发射光谱和颜色星等图的影响，突出了$3.5-5.5\,\mathrm{μm}$通量窗口如何可用于校准冷T-Y光谱类型对象中的垂直混合。
2020-03-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Evolution of a Water-rich Atmosphere Formed by a Giant Impact on an Earth-sized Planet
本研究模拟地球质量行星巨撞击后H₂-He-H₂O大气的光致质量损失，阐明核心成分与大气质量分数如何决定富水大气的形成及轨道分布。
2023-09-27 astro-ph.EP
Mean opacity tables for probing the interior and atmosphere of giant planets
University of Leiden（莱顿大学）；SRON Netherlands Institute for Space Research（荷兰空间研究所）
本研究提出了适用于巨行星内部和大气的改进型平均不透明度表，包括不含云和含云两种类型，为更精确的大气和内部建模提供支持。
2026-01-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
EXOPLINES: Molecular Absorption Cross-Section Database for Brown Dwarf and Giant Exoplanet Atmospheres
恒星、亚恒星和行星大气模型都对输入不透明度高度敏感。各种最先进的恒星/行星模型之间的世代差异主要是因为不完整和过时的原子/分子线列表。在这里，我们提出了一个数据库的预先计算的吸收截面的所有同位素的关键大气分子相关的晚型恒星，棕矮星，和行星大气：MgH，AlH，CaH，TiH，CrH，FeH，SiO，TiO，VO和H2O。计算的不透明度的压力和温度范围在10 $^{-6}$-3000巴和75- 4000 K之间，在可能的情况下，它们的光谱范围在0.25-$μ$ m之间。对于没有压力加宽数据的情况，我们使用碰撞理论来弥合差距。我们还探讨了在超热木星和M-矮星大气的背景下，从不同的线列表计算的吸收截面的影响。使用1-D自洽的辐射-对流热化学平衡模型，我们报告显着的变化，在理论光谱和温度分布的亚恒星大气。与2000 K代表性的超热木星，我们报告的变化高达320和80 ppm的透射和热发射光谱，分别。对于一个3000 K的M-矮星，我们发现的差异高达125 $\%$的光谱。我们发现，最显着的差异出现由于TiO线列表的选择，主要低于1 $μ$ m。总之，我们提出了（1）一个预先计算的分子吸收截面数据库，（2）量化由于线列表差异而在表征亚恒星/系外行星大气时出现的偏差，因此突出了正确和完整的不透明度对于最终应用于高精度光谱学和光度学的重要性。
2021-04-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Giant Planet Atmospheres
Northumbria University（诺森比亚大学）
本文综述了木星、土星、天王星和海王星的大气结构、成分、能量来源及动力学过程，强调了与地球大气的异同。
2026-06-28 astro-ph.EP
The GAPS Programme at TNG XXXIX -- Multiple molecular species in the atmosphere of the warm giant planet WASP-80 b unveiled at high resolution with GIANO-B
探测气态巨行星大气中的分子使我们能够研究大气的物理化学性质。它们的化学成分被用来作为行星形成和演化机制的示踪剂。目前，越来越多的探测显示，较热的气态行星可能具有丰富的化学物质，但这是否延伸到较冷的巨星仍然是未知的。我们观察了WASP-80 b的四次凌日，WASP-80 b是一颗温暖的凌日巨行星，它绕着一颗晚K矮星运行，安装在国家伽利略望远镜上的近红外GIANO-B光谱仪进行了高分辨率透射光谱分析。我们报告在其大气中检测到几种分子物种。结合这四个夜晚，并将我们的透射光谱与包含交叉相关框架内单个分子签名的行星大气模型进行比较，我们发现H2O，CH 4，NH3和HCN的存在具有很高的意义，CO2的初步检测，以及C2 H2和CO的不确定结果。这表明大气层与太阳的成分和不平衡化学的存在是一致的，因此我们建议在未来的1000 K以下行星的建模中包括后者。
2022-07-20 astro-ph.EP
The distribution of heavy-elements in giant protoplanetary atmospheres: the importance of planetesimal-envelope interactions
在巨型行星形成的标准模型中，行星的生长始于固体的吸积，然后随着更多的固体的吸积而形成气态大气，最后是气体的快速吸积。固体与气体包层的相互作用决定了随后的行星生长和最终的内部结构。在这项工作中，我们模拟了微行星与一个不断增长的巨行星（原木星）的相互作用，并探讨如何不同的处理微行星的信封相互作用影响的重元素分布，推断的核心质量。我们考虑各种星子的大小和组成，以及不同的烧蚀和辐射效率，和碎片模型。我们发现，在大多数情况下，核心达到2个地球质量的最大质量。我们表明，核心的质量值主要取决于假设的固体的大小和组成，而重元素的分布也受到吸积的星子（消融/碎裂）的命运。碎片化对直径大于1公里的微行星很重要，通常会导致包层内部的富集，而烧蚀则会导致外层大气的富集。最后，我们提出了一个半解析处方推导出的重元素分布在巨型原行星。
2018-11-27 astro-ph.EP
Connecting Giant Planet Atmosphere and Interior Modeling: Constraints on Atmospheric Metal Enrichment
通过光谱分析确定大气特征是现代系外行星科学的一个重要工具，可从内部结构模型提供的背景中获益匪浅。特别是，行星的整体金属丰度$Z_p$为潜在的大气金属丰度设定了上限。在这里，我们构建内部结构模型，以获得$Z_p$和大气金属丰度上限的403个已知的过境巨型系外行星。这些限制足够低，可以有效地为大气模型提供信息。此外，我们认为，比较$Z_p$观察到的大气金属丰度提供了一个有用的措施如何混合金属在行星内。这为了解行星内部提供了一条新的途径。为了帮助在未来的表征新的行星发现，我们推导出分析前的预测大气金属丰度作为行星质量的函数，并评估我们的方法对木星和土星的有效性。我们包括对数线性拟合，用于近似不在我们目录中的行星的金属丰度。
2019-03-05 astro-ph.EP
The Polar Vortex Hypothesis: Evolving, Spectrally Distinct Polar Regions Explain Short- and Long-term Light Curve Evolution and Color-Inclination Trends in Brown Dwarfs and Giant Exoplanets
本研究提出极涡假说，认为褐矮星与巨型系外行星光谱独特且长期演化的极区可解释其颜色-倾角等观测趋势，通过时空大气模型验证了该假说的合理性，指出一维静态大气模型的局限性。
2024-10-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Featureless transmission spectra of 12 giant exoplanets observed by GTC/OSIRIS
本研究利用GTC/OSIRIS透射分光光度法观测12颗气态巨行星，发现多数透射光谱无特征，仅CoRoT-1b显示大气特征证据，但缺乏决定性证据导致多种解释，表明无特征光谱不一定意味着多云大气，需进一步观测确认。
2023-05-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Gas Giants Formed by Gravitational Instability May Accrete Atmospheres with Super-Stellar Carbon to Oxygen Ratios
Carnegie Institution for Science（卡内基科学机构）
研究通过三维辐射水力学模型分析，发现气态巨行星在特定盘温条件下可能形成超恒星碳氧比的大气层，其核心机制与盘内固态物质迁移有关。
2026-04-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Limits on the Auroral Generation of H$_3^+$ in Brown Dwarf and Extrasolar Giant Planet Atmospheres with Keck/NIRSPEC
分子离子H $_3^+$是类木行星的电离层和热结构的潜在强大示踪剂，但从未在太阳系以外的行星质量物体中检测到。模型预测，由热彗星上的EUV通量和太阳风，或棕矮星上强大的极光驱动的H $_3^+$发射将介于$10^2$和$10^5\times$之间，比木星的强度更强。如果确实存在产生排放物的最佳条件，则可通过现有地面仪器或在不久的将来探测到排放物。首次利用Keck/NIRSPEC高分辨光谱仪$L^\prime$在棕矮星中寻找H-$_3^+$谱线。此外，我们调查恒星托管巨行星在半长轴附近的$0.1-0.2$ au，模型表明可能是最好的行星目标。没有发现候选的H $_3^+$发射。我们对棕矮星H $_3^+$发射的限制表明，在这些环境中H $_3^+$的极光产生可能与木星上发现的过程不成线性比例，这可能是由于沉淀的极光电子穿透大气更深。詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）或未来的30米级望远镜可能会探测到棕矮星中的H $_3^+$发射。
2022-06-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Photophoresis boosts giant planet formation
在巨型行星形成的核心吸积模型中，一个固体的原行星核心在其质量达到大约5个地球质量时开始直接从星云中吸积气体。这颗原行星最多有几百万年的时间来达到失控的气体吸积，因为年轻的恒星最迟在1000万年后失去它们的气体盘。然而，气体的吸积也会将气体中夹带的小尘埃颗粒带入行星大气。尘埃的积累创造了一个光学厚的原行星大气层，不能有效地辐射掉传入的微行星所沉积的动能。富含尘埃的大气严重减缓了大气的冷却、收缩和新气体的流入，这与观测到的行星形成的时间尺度相矛盾。在这里，我们表明，电泳是一个强大的机制，推动尘埃的行星大气，由于气体和尘埃颗粒之间的动量交换。来自被加热的内部大气和核心的热辐射足以使尘埃颗粒悬浮并将它们向外推。光泳可以显著加速巨行星的形成。
2013-06-19 astro-ph.EP
Tempests in the Troposphere: Mapping the Impact of Giant Storms on Jupiter's Deep Atmosphere
本研究利用朱诺号微波辐射计2017年的观测及模拟，发现木星风暴会消耗上层大气氨并使其升温、将物质沉降至深层，证实水与氨循环耦合，是木星和土星对流层氨损耗的关键原因。
2025-02-23 astro-ph.EP
The Dawes Review 3: The Atmospheres of Extrasolar Planets and Brown Dwarfs
在过去的几年里，已知的系外行星数量和描述其大气特性的方法范围都有了显着的增加。与此同时，越来越冷的褐矮星的新发现已经降低了它们的温度范围，现在已经延伸到<300 K的Y矮星。这些大气层的建模需要开发新的技术来处理这些物体中的分子化学和云。棕矮星的大气层已经被相当好的了解，但仍有一些问题存在，特别是在L/T转换时云的行为。系外行星大气特征的观测数据主要局限于巨型系外行星，这些行星是热的，因为它们靠近它们的恒星（热彗星），或者因为它们很年轻，仍然在冷却。对于这些行星，有很好的证据表明IR中存在CO和H2O吸收。在一些天体中观察到钠吸收。反射光测量显示，一些巨大的系外行星非常暗，表明大气层中没有云。然而，在其他一些行星上也有云和薄雾的好证据。一些高度辐射的行星有膨胀的半径，尽管这种膨胀的机制还不清楚。关于巨型系外行星大气的组成和结构的其他一些问题，如逆温结构的出现，CO2和CH 4的存在或不存在，以及高C/O比的出现仍然是研究和争论的主题。
2014-09-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Giant impacts preferentially remove low-mass atmospheres: a generalised scaling law for impact-driven atmospheric loss
University of Bristol（布里斯托大学）
本研究通过三维模拟发现巨大撞击优先剥离低质量大气，提出包含大气质量的新标度律，并应用于太阳系形成模拟，揭示了撞击随机性对行星大气多样性的关键塑造作用。
2026-10-06 astro-ph.EP
Temperature-chemistry coupling in the evolution of gas giant atmospheres driven by stellar flares
本研究通过温度与化学自洽的一维模型，探究恒星耀斑紫外辐射对气态巨行星大气的影响，发现低温行星更易受影响，耀斑会改变其透射光谱，需用自洽模型才能准确捕捉相关效应以支撑JWST观测。
2023-06-06 astro-ph.EP
Experimental Investigation of the Photochemical Production of Hydrocarbons in Warm Gas Giant Exoplanet Atmospheres
本研究通过实验证明光化学在暖气体巨行星大气中显著促进碳氢化合物生成，发现乙烷为主要产物，与模型预测的乙炔主导相矛盾，并揭示了温度依赖的效率变化，强调实验与模型结合的必要性。
2023-10-17 astro-ph.EP
Giant Impact Events for Protoplanets: Energetics of Atmospheric Erosion by Head-on Collision
本研究通过平滑粒子流体动力学模拟分析年轻超级地球在正面巨型撞击下的大气损失，建立逃逸大气动能、撞击动能与核心自引力能之间的关系，并约束富大气岩质行星的形成情景。
2023-07-24 astro-ph.EP
Planetary Core Formation with Collisional Fragmentation and Atmosphere to Form Gas Giant Planets
巨大的行星核心（$\sim 10$地球质量）引发快速的气体吸积，形成气体巨行星\rev{such as}木星和土星。我们调查的核心增长和核心的可能性，以达到这样一个关键的核心质量。在后期阶段，行星核心通过与小行星的碰撞而成长。微行星与行星核心的引力相互作用导致微行星的碰撞碎裂，减少了周围微行星的数量，从而减少了最终的核心质量。从小的微行星开始，碎片迅速移动，形成质量较小的核心。然而，行星核心在气体快速吸积之前获得了扩大其碰撞截面的大气。一旦行星核心超过火星质量，大气层就会显著加速核心的生长。我们表明，考虑到碎片和大气的影响，最初大的星子使足够大的核心形成。另一方面，由于大型星子的核心生长缓慢，因此需要一个巨大的磁盘才能使核心在磁盘寿命内充分增长。如果初始星子大小为100\，km的圆盘质量是最小质量太阳星云的10倍，那么在类木行星区域（$>5\,$ AU），行星核心的质量可以超过10个地球质量。
2011-06-10 astro-ph.EP
Exoplanet Atmospheres and Giant Ground-Based Telescopes
对太阳系外行星的研究已经迅速扩展到包括寻找新行星、测量大小和质量、行星内部模型、行星人口统计和出现频率、行星轨道和动力学特征以及研究这些世界的复杂大气层。只要有改进的工具和技术，我们对系外行星的了解就会大大提高，现在计划中的最大工具肯定是光学/红外极大望远镜（ELT）。两个主题总结了ELT的大气研究的优势：高角分辨率时，在衍射极限和高光谱分辨率，这些大型望远镜前所未有的收集面积。这篇简短的评论描述了ELT提供的新机会，以研究这些行星大气的组成，结构，动力学和演化，同时特别关注四个性质不同的行星种群的一些最引人注目的大气科学案例：高度辐射的气体巨星，年轻，热的巨行星，老，冷的气体巨星，小行星和地球类似物。
2016-04-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Demographics and Atmospheres of Giant Planets with the ELTs
气态巨行星是最容易探测到的系外行星，但关于它们的系统架构、形成、迁移和大气层的基本问题，目前的地面和太空设施都无法回答。探测和表征巨行星$-$径向速度、凌日、直接成像、微透镜和天体测量$-$的主要技术都局限于有限的行星质量、距离、年龄和温度范围。这些对巨行星的排列和物理性质的了解引发了新的问题，包括它们组装的时间尺度和位置;年轻和年老时行星质量和轨道分离的分布;它们大气的组成和结构;以及它们的轨道和旋转角动量结构。ELT将通过在这些质量、轨道距离和年龄的岛屿之间建立桥梁来解决这些问题。需要这些设施的角分辨率、收集区域、全天空覆盖和新型仪器套件来提供气体巨行星（0.3 $-$ 10 $M_\mathrm{Jup}$）在空间（0.1 $-$ 100 AU）和时间（1百万年至10千兆年）上的轨道和大气演化的完整地图。本白皮书强调了GMT和TMT在解决这些悬而未决的问题方面的科学潜力，特别关注即将通过$Gaia$提供的大样本巨行星直接成像和光谱学的作用。
2019-03-14 astro-ph.EP
The Atmospheres of Earth-like Planets after Giant Impact Events
现在人们知道，类地行星的吸积自然涉及巨大的碰撞，形成月球的撞击就是一个众所周知的例子。在这样的碰撞之后，幸存的行星表面非常热，可能被探测到。在这里，我们探讨了大气化学，光化学，和后巨大的影响类地行星被厚厚的大气主要由CO2和H2O包围的光谱特征。大气化学和结构的计算自洽的大气与热表面的组成反映无论是散装硅酸盐地球（其中包括地壳，地幔，大气和海洋）或地球的陆壳平衡。我们占所有主要的分子和原子的不透明度来源，包括碰撞诱导吸收。我们发现，这些气氛中占主导地位的H2O和CO2，而形成的CH 4，和NH3是淬火由于短的动力学时间尺度。其他重要的成分是HF、HCl、NaCl和SO2。这些在新出现的光谱中很明显，可以表明发生了撞击。使用全面的不透明度的结果是一个因素，在光谱窗口的表面亮度比以前的模型预测低2光谱。估计的光度显示，在计划中的30米级望远镜上，近红外日冕仪将可以探测到最热的大撞击后行星。1- 4微米的区域将最有利于这种探测，提供明亮的特征和行星与潜在碎片盘之间更好的对比度。根据模拟的有效温度，我们推导出了大约10^5-10^6百万年的冷却时间尺度。这导致在未来的调查中发现数十颗此类行星的可能性。
2014-01-07 astro-ph.EP
PEPSI Investigation, Retrieval, and Atlas of Numerous Giant Atmospheres (PIRANGA). III. Composition and winds in the atmosphere of TOI-1518 b
本研究利用大双筒望远镜PEPSI摄谱仪的透射光谱，分析超热木星TOI-1518 b的大气成分与时间分辨风速，检测到多种铁族元素且Fe I与Fe II风速模式一致，扩充了已测时间分辨风的超热木星样本。
2025-09-24 astro-ph.EP
ALMA spectroscopic detection of water vapour in the atmosphere of the giant gas planet Jupiter
1994年7月苏梅克-列维9号彗星在44 $^\circ$ S附近碰撞后，在木星大气中首次探测到痕量物质。大多数这些痕量物质都是用光谱毫米/亚毫米观测探测到的。在木星的大气中，微量气体在大气化学中扮演着重要的角色，包括非均相和均相化学反应、与辐射的相互作用以及相变。利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）首次对木星大气层中水（H $_{2}$ O）的旋转发射线进行了光谱探测，探测频率为$ν$ = 183.310 GHz，分子跃迁J = 3 $_{1,3}$ $-$ 2 $_{2,2}$.水发射谱线的统计柱密度为N（H $_{2}$ O）$\sim$ 4 $\times$ 10 $^{15}$ cm $^{-2}$。在木星平流层发现了H $_{2}$ O的转动发射线，其$\geq$ 3 $σ$具有统计学意义. H $_{2}$ O的柱密度对应于相对于H $_{2}$的丰度分数为f（H $_{2}$ O）$\sim$ 4 $\times$ 10 $^{-9}$。
2021-04-08 astro-ph.EP
SiO and a super-stellar C/O ratio in the atmosphere of the giant exoplanet WASP-121b
基于JWST单次观测，在超热巨型行星WASP-121b昼侧探测到H$_2$O、CO和SiO，夜侧探测到CH$_4$，测得超恒星C/O比揭示了鹅卵石与星子在行星形成中的共同作用及垂直混合对化学的深刻影响。
2025-06-02 astro-ph.EP
Variability in the Atmosphere of the Hot Giant Planet HAT-P-7 b
当一颗系外行星绕着它的主星运行时，它会反射和发射光线，形成一条独特的相位曲线。通过观察这种光，我们可以研究遥远行星的大气和表面。我们太阳系中的行星表现出广泛的大气现象，具有稳定的风模式，变化的风暴和演变的异常。棕矮星也表现出大气的变化。到目前为止，还没有观测到巨大系外行星大气层的这种时间变化。HAT-P-7 b是一颗系外行星，其相位曲线的峰值有已知的偏移。在这里，我们呈现了峰值偏移的变化，相位范围在-0.086+0.033 -0.033到0.143+0.040-0.037之间，这意味着峰值亮度从行星的亚恒星点的一侧反复移动到另一侧。变异性发生在几十到几百天的时间尺度上。这些亮度的变化表明了行星大气层的变化，这是由于热辐射和行星昼面反射通量的平衡变化造成的。我们认为，在行星大气中的风速变化，导致可变的云覆盖的向阳面和不断变化的能量平衡，是能够解释所观察到的变化。
2016-12-13 astro-ph.EP
Atmospheric Erosion by Giant Impacts onto Terrestrial Planets
我们研究的机制，大气层可以被侵蚀的巨大影响到地球一样的行星与薄的大气层，使用3D平滑粒子流体动力学模拟具有足够的分辨率，直接模拟低质量大气的命运。我们提出了一个简单的比例律来估计任何影响的角度和速度在这个制度的分数损失。在典型的月球形成撞击中，只有大约10%的大气会从碰撞的直接影响中消失。随着掠地撞击更加迎面或速度增加，包括在低撞击角度下复杂、非单调的行为，掠地撞击会逐渐从几乎不清除大气层过渡到几乎清除所有大气层。相比之下，对于迎面撞击，稍微大一点的速度可以突然带走更多的大气。我们的研究结果广泛同意应用1D模型的本地大气损失直接从我们的模拟测量的地面速度。然而，以前的分析模型的冲击波传播从一个理想化的点质量的影响显着低估了地面速度，因此总的侵蚀。对撞击角度的强烈依赖以及多个非线性和非对称损失机制的相互作用突出了对3D模拟的需求，以便进行现实的预测。
2020-07-20 astro-ph.EP
Atmospheric Erosion by Giant Impacts onto Terrestrial Planets: A Scaling Law for any Speed, Angle, Mass, and Density
我们提出了一个新的比例律来预测大气的损失，从行星碰撞的任何速度，角度，撞击质量，目标质量和身体的成分，在制度的巨大影响广泛的类地行星与相对较薄的大气。为此，我们研究了广泛的影响所造成的侵蚀，使用3D平滑粒子流体动力学模拟，具有足够高的分辨率，直接模拟目标质量的1%左右的低质量大气的命运。不同的碰撞情景会导致行星极其不同的行为和后果。尽管有这种复杂性，大气损失的分数很好地拟合幂律。对于恒定的撞击器质量比，缩放与系统质量无关。缓慢的大气宿主撞击物也可以产生大量的大气，但总是伴随着更大比例的地幔和地核。不同的月球形成假说认为，根据不同的情况，大约10%到60%的原始大气可能被直接移除。我们没有发现明显偏离的缩放趋势在极端的参数探索。标度定律可以很容易地结合到行星形成的模型中。
2020-09-30 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
Can TiO Explain Thermal Inversions in the Upper Atmospheres of Irradiated Giant Planets?
斯皮策太空望远镜的红外线观测表明，几颗凌日的太阳系外巨行星在其上层大气中存在热反转。在相对最低值以上，温度似乎随高度增加。这样的反转可能需要在高海拔的物种，吸收大量的入射光/紫外辐射。一些作者提出，强光学吸收剂氧化钛（TiO）和氧化钒（VO）可以提供所需的额外不透明度。然而，如果大气中的某些区域足够冷，使得Ti和V被隔离成固体，那么它们可能会因降雨而被严重耗尽。一个模型的垂直分布的难熔物质的气体和冷凝形式，我们解决的问题是否有足够的TiO（或VO）可以生存在高处的照射行星的大气层产生热逆。我们发现，如果没有显著的宏观混合，像TiO这样的重物质-特别是可以在冷阱区域冷凝的物质-不能在行星的高层大气中持续存在。在我们的模型中，在HD 209458 b、HD 149026 b、TrES-4、OGLE-TR-56 b和WASP-12 b上，将TiO升高到毫巴压力所需的宏观混合量范围为~10^7 ~10^{11} cm ^2/s，具体取决于行星和假设的冷凝物尺寸。如此大的值对于TiO假设来说可能是有问题的。[摘要]
2009-04-23 astro-ph.EP
Benchmark experiments with global climate models applicable to extra-solar gas giant planets in the shallow atmosphere approximation
外行星大气建模领域的不断发展，几乎没有对其模型进行标准化基准测试的工作，限制了对结果对特定模型和条件的依赖性的理解。由于空间分辨观测还很难获得，这样的测试是非常宝贵的。虽然以前曾建议并进行过潮汐锁定气体巨行星模型的相互比较测试，但所提供的数据在可比性方面有限。在这里，浅层的ARMA模型进行这样的测试，并产生详细的统计数据，以方便比较，时间平均值和相关的标准偏差显示，消除时间依赖性，并提供一个可变性的措施。模型运行进行了分析，以确定分辨率之间的变异性，以及分辨率对研究的能谱的影响。超旋转在所有分辨率下都是一种稳健且可重现的特征。
2012-10-16 astro-ph.EP
Ionization in atmospheres of Brown Dwarfs and extrasolar planets IV. The Effect of Cosmic Rays
宇宙射线是地球大气层中自由电子的一个重要来源，在稠密的星际区域中，宇宙射线产生普遍的背景电离。本文利用粒子能量为1 MeV < E < 1 GeV的Monte Carlo宇宙线输运模型和粒子能量为1 GeV < E < 1 TeV的解析宇宙线输运模型研究了自由漂浮天体亚恒星大气中自由电子的宇宙线增强。宇宙射线的计算适用于漂移凤凰模型大气的一个例子棕矮星的有效温度Teff = 1500 K，和两个例子巨大的气体行星（Teff = 1000 K，1500 K）。对于模型棕矮星大气，当压强pgas < 10^-2 bar时，宇宙射线会显著提高电子分数。我们以巨型气体行星的大气层为例，表明宇宙射线的增强可以达到10^-4 - 10^-2巴，这取决于有效温度。对于这里所考虑的巨型气体行星的模型大气（Teff = 1000 K），当pgas < 10^-8 bar时，宇宙射线使电离度达到fe ~ 10^-8，这表明这部分大气可能表现为弱电离等离子体。虽然宇宙射线使高层大气的电离度提高了三个数量级以上，但这种效果不太可能大到足以使磁场与气体持续耦合。
2013-07-11 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetic Scaling Laws for the Atmospheres of Hot Giant Exoplanets
我们提出了热巨系外行星大气中平流、辐射、磁阻力和欧姆耗散的标度律。在弱热电离极限下，欧姆耗散随行星平衡温度（T_eq >~ 1000 K）的增加比太阳辐射功率的增加快，最终达到太阳辐射功率的~ 1%，这可能足以使热彗星的半径膨胀。在较高的T_eq值仍然，磁阻力迅速制动大气风，这降低了相关的欧姆耗散功率。例如，当行星磁场强度B= 10 G时，基准标度律表明，在T_eq ~ 1300-2000 K的平衡温度范围内，欧姆耗散超过太阳辐射功率的1%，在T_eq ~ 1600 K处有一个峰值。在行星热光球层的磁拖曳风的证据可能会出现在减少纵向偏移的昼侧红外热点的形式。这表明热点偏移量和半径膨胀程度之间可能存在一种因果关系，以一种可观测的方式将热巨型系外行星的大气和内部性质联系起来。虽然提供了一个有用的框架，探索磁场的情况下，标度律也揭示了强大的参数依赖性，特别是相对于未知的行星磁场强度。
2011-11-12 astro-ph.EP
Observability of signatures of transport-induced chemistry in clear atmospheres of hot gas giant exoplanets
运输诱导的淬灭，即，大气平流造成的化学丰度的均匀化，被认为发生在热气体巨型系外行星的大气中。虽然这个过程存在一些数值模拟，三维性质的运输诱导化学是underexplored。在这里，我们提出了三维无云和无霾模拟的HAT-P-11 b，HD 189733 b，HD 209458 b和WASP-17 b的大气，包括耦合流体力学，辐射转移和化学的结果。我们的模拟进行了两个化学方案：化学动力学方案，这是能够捕获运输诱导的淬火，和一个更简单，更广泛使用的化学平衡方案。我们发现，预计在我们样本中的所有行星的大气中都会发生运输诱导的淬火;然而，它影响其合成光谱和相位曲线的程度因行星而异。这意味着，有一个“甜蜜点”的可观察性的签名运输诱导淬火，这是由动力学和化学之间的相互作用控制。
2022-11-21 astro-ph.EP physics.ao-ph
Dynamic transition of supercritical hydrogen in gas giants: defining the boundary between interior and atmosphere
理解气体巨星的物理学需要了解氢在极端压力和温度下的行为。这些行星中的分子氢是超临界的，并且被认为是一种物理上均匀的状态，在这种状态下，液体和气体之间没有区别，并且所有性质都不会随着压力和温度发生显著或明显的变化，这种情况被认为低于离解和金属化转变。在这里，我们表明，在木星和土星，超临界分子氢经历了一个动态的转变约10 GPa和3000 K的“刚性”的液体状态的“非刚性”的气体状流体状态在弗伦克尔线最近提出的，伴随着所有主要的物理性质的质的变化。这一发现的后果进行了讨论，包括物理上合理的方式来划分内部和气体巨星的气氛。
2014-03-13 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Evidence of a Clear Atmosphere for WASP-62b: the Only Known Transiting Gas Giant in the JWST Continuous Viewing Zone
在透射光谱探测的压力下，具有无云、无雾大气的系外行星代表了详细的大气特征和精确的化学丰度限制的宝贵机会。我们提出了热木星WASP-62 b的第一个光学到红外（0.3-5微米）透射光谱，用哈勃/STIS和斯皮策/IRAC测量。光谱的特征在于在0.59微米处的Na I吸收的5.1-西格玛检测，其中首次从空间观察到Na D线的压力加宽的翼。0.4微米处的光谱特征暂时归因于SiH，置信度为2.1 σ。我们的检索分析是一致的无云大气没有显着的污染恒星的异质性。我们模拟詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的观测，仪器模式的组合，以评估WASP-62 b的大气特性的潜力。我们证明，JWST可以决定性地检测钠，水，FeH和SiH的范围内的早期释放科学（ERS）计划。作为目前在JWST连续观测区中已知的唯一一颗凌日巨行星，WASP-62 b可以证明是詹姆斯·韦伯时代详细大气特征的基准巨系外行星。
2020-11-12 astro-ph.EP
Nitrogen as a Tracer of Giant Planet Formation. I.: A Universal Deep Adiabatic Profile and Semi-analytical Predictions of Disequilibrium Ammonia Abundances in Warm Exoplanetary Atmospheres
对巨大系外行星进行光谱观测的一个主要动机是揭示大气成分中的行星形成过程。最近的几项研究表明，大气中的氮，像碳和氧一样，可以对行星形成环境提供重要的限制。由于在温暖的大气中，氮化学可能远离热化学平衡，因此我们广泛研究了在什么条件下以及在什么假设下，可观察到的NH3丰度可以诊断大气的整体氮丰度。在本系列的第一篇论文中，我们使用一维辐射-对流平衡模式研究了平衡温度、地面重力、固有温度、大气金属丰度和C/O比的大气T-P廓线。具有相同的固有温度和表面重力的模型与深层大气中的共享“通用”温度一致，在很宽的平衡温度范围（250- 1200 K）内，这在较热或较冷的模型中是看不到的。我们用经典的“辐射零解”解释了这种行为，然后建立了温暖系外行星深层大气的半解析T-P剖面。然后，该配置文件用于预测垂直淬火NH3丰度。在太阳的金属丰度，我们的结果表明，淬火NH3丰度仅符合本体氮丰度（在10%以内）在低的固有温度，对应于一个行星与亚木星质量（< 1 MJ）和老年（> 1 Gyr）。如果一颗行星有高金属丰度（$\ge$ 10 $\times$太阳）的大气层，那么在几乎所有行星质量和年龄下，淬灭的NH3丰度都大大低估了氮的丰度。我们建议建模和观测策略，以提高散装氮从NH3的评估。
2022-11-30 astro-ph.EP
Electrodynamics on extrasolar giant planets
太阳系外巨行星上的强电离表明，它们的大气层可能受到风驱动电动力学产生的离子阻力和电阻加热的影响。然而，这些行星上的离子阻力的最新模型仅基于热电离，并且不包括1毫巴以上的高层大气。这些模型也是基于简化的电阻MHD方程，在太阳系外行星的大气中并不总是有效的。我们发现，光电离在100毫巴以上的大部分昼侧大气中占主导地位的热电离，创造一个上电离层为主的电离H和He和一个低电离层为主的金属，如钠，钾，镁的电离。由此产生的近距离系外行星的向阳面电子密度高于太阳系中任何行星电离层中遇到的电子密度，其传导率与太阳的色球层相当。基于这些结果和假设的磁场，我们约束的电导率制度，在接近EGPs和使用广义欧姆定律，研究电动力学在其大气中的基本影响。我们发现，离子阻力是重要的10毫巴以上的水平，它也可以显着改变能量平衡，通过电阻加热。然而，由于电子和离子与中性大气的频繁碰撞，对于行星磁矩的合理范围，在低于10毫巴水平的低层大气中，离子阻力基本上可以忽略不计。
2014-09-24 astro-ph.EP
How drifting and evaporating pebbles shape giant planets II: Volatiles and refractories in atmospheres
即将进行的太阳系外气体巨星研究将精确了解行星大气的组成，最终目标是将其与行星的形成历史联系起来。在这里，我们研究如何漂移和蒸发的卵石，丰富的气相磁盘的影响化学成分的增长和迁移的气体巨星。为了实现这一目标，我们执行半解析的一维模型的原行星盘，包括粘性演化，卵石漂移和蒸发模拟行星的生长从行星胚胎木星质量的对象通过吸积卵石和气体，而他们通过磁盘迁移。原行星盘的气相由于向内漂移的卵石穿过蒸发线的蒸发而富集，导致大量挥发物吸积到行星大气中。因此，与耐火材料相比，气体吸积行星富含挥发物（C，O，N）（例如，Mg，Si，Fe）的影响最高可达100倍，这取决于化学物质、其确切丰度和挥发性以及磁盘的粘度。木星形成的一个简化模型显示，它的氮含量可以通过向内扩散的富氮蒸气来解释，这意味着木星不需要像以前的模拟那样靠近N2蒸发锋形成。然而，我们的模型预测木星的氧丰度太低，这意味着木星穿过水冰线的迁移或固体进入大气层的额外增加，这也可以增加木星的碳丰度。固体的吸积将大大增加行星大气中难熔物与挥发物的比率。因此，我们得出结论，挥发难熔比可以放置一个强大的约束行星形成理论，使其成为未来观测的重要目标。
2021-09-15 astro-ph.EP
Giant Planet Atmospheres and Spectra
太阳系外巨行星光谱的直接测量是确定其物理和化学性质的关键。理论的目标是提供理解这些数据的工具和背景。只有将光谱观测通过理论的筛选，系外行星研究的前景才能实现。有了新的{ \em Spitzer}和HST的过境“热彗星”数据，我们现在已经戏剧性地进入了遥感时代。我们正在探测它们的大气成分和温度分布，限制它们的大气动力学，并研究它们的相位光变曲线。很快，许多具有宽间隔的非凌日系外行星（类似于木星）将被成像，并测量它们的光变曲线和光谱。在本文中，我们提出了基本的物理，化学和光谱学必要的建模当前的直接检测和开发更复杂的理论，近距离和宽分离的太阳系外巨行星，将需要在未来几年的系外行星研究加速到它的未来。
2009-10-01 astro-ph.EP
Unveiling the atmospheres of giant exoplanets with an EChO-class mission
在过去的十年里，已经发现了一千多颗系外行星。也许更令人兴奋的是，探测它们的大气层已经成为可能。根据目前的数据，我们已经瞥见了系外行星大气的多样性，这些大气将在未来十年内被揭示出来。然而，关于它们的化学成分、热结构和大气动力学的许多问题仍有待回答。需要更多的高质量的观察。在今后几年中，选择一项专门用于对系外行星进行光谱定性的天基任务将彻底改变我们对行星大气物理学的理解。2014年向欧空局宇宙愿景计划提出了这样的任务。因此，我们的论文是基于系外行星表征天文台（EChO）的计划能力，但它应该同样适用于具有类似特征的任何未来任务。由于其大光谱覆盖范围（$4-16\, \rm{μm}$）、高光谱分辨率（$Δλ/λ>300$低于$5\,\rm{μm}$，$Δλ/λ>30$高于$5\,\rm{μm}$）和$1.5\rm{m}$，未来的EChO等任务将提供光谱分辨的凌日光变曲线、次日食光变曲线和许多系外行星的全相位曲线，其信噪比前所未有。在本文中，我们回顾了一些今天的主要科学问题的气体巨系外行星的大气，未来的任务，如ECHO将带来决定性的贡献。
2014-05-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Absence of a thick atmosphere on the terrestrial exoplanet LHS 3844b
大多数已知的类地行星围绕半径小于太阳60%的小恒星运行。理论模型预测，这些行星比围绕类太阳恒星运行的行星更容易受到大气损失的影响。为了确定一个小行星上是否存在厚厚的大气层，一种方法是在其热相位曲线中寻找大气热量再分布的特征。先前对超级地球55 Cancri e（1.9地球半径）的相位曲线观测表明，它的峰值亮度偏离了亚恒星点$-$，这可能表明了大气环流。在这里，我们报告了一个更小，更冷的行星LHS 3844b的相位曲线测量，这是一个1.3地球半径的世界，围绕一个小的，附近的恒星运行11小时。观测到的相位变化是对称的，有一个大的幅度，这意味着一个白天的亮度温度为$1040\pm40$开尔文和一个夜晚的温度与零开尔文一致（在一个标准偏差）。表面压力超过10巴的厚大气层被数据排除（在三个标准差下），质量较小的大气层不稳定，易受恒星风的侵蚀。数据很好地拟合裸岩模型与低债券债券的可持续发展（低于0.2，在两个标准差）。这些结果支持了理论预测，即围绕小恒星运行的热类地行星可能没有大量的大气层。
2019-08-19 astro-ph.EP
