Two planetary systems with transiting Earth-size and super-Earth planets orbiting late-type dwarf stars
我们提出了两个新的行星系周围发现的冷矮星的数据从K2任务。第一个系统在K2-239(EPIC 248545986)中发现,在本工作中表征为M3.0V,并在K2的第14次活动中观察到。它由三颗地球大小的凌日行星组成,半径分别为1.1、1.0和1.1 R地球,轨道周期分别为5.24、7.78和10.1天,接近2:3:4共振。第二个是在K2-240(EPIC 249801827)中发现的,在这项工作中被表征为M0.5V,并在第15次活动中观察到。它由两个过境的超级地球组成,半径为2.0和1.8 R地球,轨道周期为6.03和20.5天。这些行星大气的平衡温度估计在380-600 K之间,透射光谱中的信号幅度估计为约10 ppm。
2018-06-05 astro-ph.EP
Prevalence of Earth-size planets orbiting Sun-like stars
确定类地行星是常见的还是罕见的,是宇宙生命问题的试金石。我们通过检查来自美国国家航空航天局开普勒任务的42,000颗恒星的亮度测量,寻找在其宿主恒星前面交叉的地球大小的行星。我们发现了603颗行星,包括10颗地球大小(1-2个地球半径)的行星,它们接收的恒星能量与地球相当(4倍以内)。我们占开普勒的不完美的探测这些行星注入合成行星引起的调光到开普勒亮度测量和记录检测到的分数。我们发现类太阳恒星的$11\pm4%$中有一颗地球大小的行星,其接收的恒星强度是地球的一到四倍。我们还发现,随着轨道周期(P)的增加,地球大小的行星的出现是恒定的,在logP的相等间隔内,直到$\sim200$ d。外推,人们发现类太阳恒星的$5.7^{+1.7}_{-2.2}%$拥有一颗地球大小的行星,轨道周期为200-400 d。
2013-11-26 astro-ph.EP
A multiple planet system of super-Earths orbiting the brightest red dwarf star GJ887
离太阳最近的系外行星是我们进行详细描述的最佳可能性。我们报告发现一个紧凑的多行星系统的超级地球轨道附近的红矮星GJ 887,使用径向速度测量。这两颗行星的轨道周期分别为9.3天和21.8天。假设一个类似地球的行星,21.8天的行星的平衡温度约为350 K;这是内部,但靠近液态水宜居带的内边缘。我们还探测到一个为期50天的未经证实的信号,这可能对应于第三个超级地球在一个更温和的轨道上。GJ 887是一颗异常安静的红矮星,光度变化低于百万分之500,这使得它的行星可以进行相位分辨光度表征。
2020-06-29 astro-ph.EP
Water Evolution & Inventories of Super-Earths Orbiting Late M Dwarfs
本研究模拟了晚期 M 矮星宜居带内类地行星的水循环与流失,发现初始水量决定其最终演化为类地表面、海洋世界或干涸表面,且 Dune 行星可能比预期更少。
2024-08-27 astro-ph.EP
Objects orbiting the Earth in deep resonance
绕地球轨道运行的物体越来越多,因此有理由对观测、航天器保护和避免碰撞给予极大的关注和兴趣。这些研究涉及这些物体轨道运动中不同的扰动和共振,这些扰动和共振分布在不同的高度上。在这项工作中,TLE(双线元素)的NORAD研究观测的谐振周期的物体绕地球和在低地球轨道区域的主共振。研究了空间碎片的半长轴、偏心率和倾角随时间的变化规律。通过频率分析和描述这些物体轨道动态的不同共振角的存在,观察到可能的不规则运动。
2012-10-30 astro-ph.EP physics.space-ph
The RoPES project with HARPS and HARPS-N. I. A system of super-Earths orbiting the moderately active K-dwarf HD 176986
我们报告发现了一个由两个超级地球组成的系统,它们围绕着中等活跃的K矮星HD 176986运行。这项工作是G型和K型恒星的RoPES RV计划的一部分,该计划结合了HARPS和HARPS-N光谱仪的径向速度(RV)来搜索短周期类地行星。HD 176986 b和HD 176986 c是两颗超地球行星,质量分别为5.74和9.18 M $_{\oplus}$,轨道周期分别为6.49和16.82天,距离分别为0.063和0.119 AU,轨道符合圆形。主星是一颗K2.5矮星,尽管它的色球活动水平不高(log(R 'hk)= - 4.90 +- 0.04),但它显示出复杂的活动模式。随着行星的发现,我们研究恒星的磁周期和旋转。HD 176986被证明适合于测试现有的RV分析技术,并进一步加深我们对恒星活动的理解。
2017-12-04 astro-ph.EP
A Super-Earth and two Neptunes Orbiting the Nearby Sun-like star 61 Virginis
我们提出了精确的径向速度(RV)数据,揭示了一个多系外行星系统轨道附近的明亮的G5 V恒星61室女座。我们4.6年的Keck/HIRES和英澳望远镜精密RV组合表明,迄今为止,至少有三颗行星围绕这颗经过充分研究的恒星运行。这些行星都在低离心率轨道上,周期分别为4.2、38.0和124.0天,投影质量(M sini)分别为5.1、18.2和24.0 M_地球。与RV数据一致的系统的测试集成表明,该配置是动态稳定的。根据内行星内潮汐耗散的有效性,内行星的两颗行星可能已经演化成偏心率固定点的构形,其中所有三颗行星的拱线共转。这一猜想可以用额外的观察来检验。我们提出了一个16年的时间序列的光度观测61室女座,其中包括1194个单独的测量,并指出,它具有良好的光度稳定性。在这些行星的周期内没有发现明显的光度变化。这个新系统是已知的第一个G型类太阳恒星拥有超级地球质量行星的例子。它加入了HD 75732(55 Cnc)、HD 69830、GJ 581、HD 40307和GJ 876,成为一个不断增长的系外行星系统,其中有多颗行星的轨道周期小于一个地球年。这种系统的普遍存在预示着,诸如KEPLER和COROT之类的天基凌日搜索任务将发现许多多凌日系统。
2009-12-14 astro-ph.EP
Possible Outcomes of Coplanar High-eccentricity Migration: Hot Jupiters, Close-in Super-Earths, and Counter-orbiting Planets
我们研究了近共面偏心分层三元系统中近距离行星的形成,通过内部行星和外部扰动之间的长期相互作用(共面高偏心率迁移,CHEM)。通过考虑内行星的有限质量效应,我们推广了以前关于仅通过引力相互作用的点质量的成功CHEM的分析条件的工作。我们发现有效的CHEM要求系统的m_1<<m_0和m_1<<m_2。除了点质量的重力,我们研究的重要性,短程力,并提供了一个分析估计的迁移时间尺度。我们进行了一系列的数值模拟CHEM系统组成的一个太阳般的中心恒星,巨大的气体内行星和行星外扰动,包括短程力和恒星和行星耗散潮汐。我们发现,大多数这样的系统最终与潮汐中断,一小部分的系统产生的逆热扰动(HJ),但没有逆行的。此外,我们将CHEM扩展到超地球质量范围,并表明在近地轨道上形成超地球也是可能的。最后,我们进行了CHEM模拟所观察到的分层三重和反轨道HJ系统。我们发现CHEM可以解释部分前系统,但它通常是很难重现反轨道HJ系统。
2016-12-19 astro-ph.EP
New models of reflection spectra for terrestrial exoplanets: Present and prebiotic Earth orbiting around stars of different spectral types
为了从未来观测到的光谱中识别出可居住的系外行星,我们提出了新的反射光谱模型和几何模型,用于在光谱型F,G,K和M恒星的可宜居带内运行的现代和前生物(3.9 Ga)类地系外行星。我们计算出行星的各种大气和表面成分。作为潜在生物特征和温室因子的分子被纳入我们的模型大气中。固体和液体物质的各种组合,如海洋,海岸,由树木,草,沙子或岩石组成的土地,决定了行星的表面覆盖度。还提供了一组九颗潜在宜居行星的几何反射光谱和模型反射光谱,包括Proxima Centauri b,TRAPPIST-1d,Kepler-1649 c和Teegarden的Star-b。我们采用的不透明度数据来自使用开源软件包外传输,并采用不同的大气温度-压力的配置文件,这取决于类地系外行星的属性。通过数值求解多次散射辐射转移方程,建立了模型反射光谱。我们通过与其他研究者发表的模型进行比较,验证了我们的模型在一些特定情况下的反射光谱。我们证明,前生物类地系外行星和目前的类地系外行星,其大气中的温室气体量增加,在光学散射更多的星光。我们还提出了现代和前生物类地系外行星与多云和无云的大气的透射光谱。
2023-03-01 astro-ph.EP
Strong XUV irradiation of the Earth-sized exoplanets orbiting the ultracool dwarf TRAPPIST-1
我们提出了一个XMM牛顿X射线观测的TRAPPIST-1,这是一个超冷矮星最近发现的主机三个过境和温带地球大小的行星。我们发现这颗恒星是一个相对较强和可变的日冕X射线源,其X射线光度与安静的太阳相似,尽管它的热光度要低得多。我们发现L_x/L_bol=2- 4x 10 ^-4,总的XUV辐射在L_xuv/L_bol=6- 9 x10 ^-4的范围内,行星的XUV辐射比现在的地球强许多倍。使用一个简单的能量有限的模型,我们表明,相对接近地球大小的行星,跨越经典的宜居带的恒星,受到足够的X射线和EUV照射显着改变其主要和任何二级大气。了解这种高能辐射是否使行星更适合或更不适合居住是一个复杂的问题,但我们测量的通量将是必要的大气演化模型的重要输入。
2016-12-14 astro-ph.EP
A super-Earth orbiting the nearby M-dwarf GJ 536
我们报告的超级地球围绕恒星GJ 536的径向速度时间序列的分析的基础上,从HARPS和HARPS-N摄谱仪的发现。GJ 536 b是一颗行星,最小质量M sin $i$为5.36 +- 0.69 Me,轨道周期为8.7076 +- 0.0025天,距离0.066610(13)AU,轨道符合圆形。主恒星是相对安静的M1 V恒星GJ 536,距离太阳10 pc。我们发现存在的第二个信号在43天,我们涉及到恒星旋转后,分析的时间序列的钙II H&K和H α光谱指标和光度数据从ASAS档案。我们没有发现任何证据将短周期信号与任何活动代理联系起来。我们还初步推导出一个小于3年的恒星磁周期。
2016-11-17 astro-ph.EP
Two Earth-sized planets orbiting Kepler-20
自从发现第一颗围绕类太阳恒星的太阳系外巨行星以来,不断发展的观测能力使我们更接近于探测真正的地球类似物。系外行星的大小可以通过它周期性地经过(凌日)其母恒星的前面,导致星光与其半径成比例地减少来确定。迄今为止发现的最小的系外行星的半径是地球半径(R地球)的1.42倍,因此体积是地球的2.9倍。在这里,我们报告发现了两颗行星,一颗地球大小(1.03R地球),另一颗比地球小(0.87R地球),绕着恒星开普勒-20旋转,已知开普勒-20拥有另外三颗更大的凌日行星。新行星对母恒星的引力太小,无法用现有的仪器测量。我们应用的统计方法表明,行星的过境信号的解释的可能性是大于三个数量级的替代假设,信号的结果从一个食双星。理论上,这些行星是岩石行星,由铁和硅酸盐组成。外行星可能已经形成了厚厚的水蒸气大气层。
2011-12-20 astro-ph.EP
Exo-Earth/Super-Earth Yield of JWST plus a Starshade External Occulter
我们研究的科学可行性的成像任务,以找到外地球结合詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)与一个遮光罩外部掩星器下一组现实的天体物理假设。我们将系外地球定义为在太阳型恒星的宜居带(HZ)中运行的1到10个地球质量的行星。我们表明,对于依赖于单个图像来检测外地球的调查策略,大约有一半的外地球检测将是假警报。在这里,一个错误的警报是一个错误的识别行星作为一个系外地球。我们考虑两个调查策略,旨在减轻误报问题。首先是要求对每一个潜在的地外行星进行足够数量的探测以测量轨道。当轨道已知时,我们可以确定行星是否在宜居带。通过这种策略,我们发现,当η_Earth = 0.1,0.2和0.3时,发现的系外地球的数量平均为0.9,1.9和2.7。在这里,η_Earth是绕太阳型恒星运行的系外地球的频率。当η_Earth = 0.1时,有约40%的概率发现零个外地球。如果空间天体测量任务已经确定并测量了围绕附近恒星运行的行星的轨道和质量,则可以采用第二种策略。我们发现,与以前的空间为基础的天体测量,从60个附近的恒星的调查,JWST加上外部掩星可以获得轨道解决方案的大多数(70%至80%)的外地球绕这60颗恒星。在没有事先进行天体测量的情况下,系外地球的产额大约是JWST加掩星任务产额的五倍。在先前的天体测量中,对于η_Earth = 0.1的情况,成像任务将发现零个系外地球的概率降低到1%以下。
2010-11-18 astro-ph.EP
A super-Earth-sized planet orbiting in or near the habitable zone around Sun-like star
我们在一颗类太阳恒星的宜居带内或附近发现了一颗超级地球大小的行星。它的宿主是开普勒69,一颗13.7等的G4 V型恒星。我们检测到两组周期性的过境信号在三年的流量时间序列的开普勒-69,获得与开普勒航天器。使用非常高精度的开普勒测光和后续观测,我们认为这些信号代表行星凌日的置信度> 99.1%。内行星开普勒-69b的半径为2.24+/-0.4地球,每13.7天绕主星一周。外行星开普勒-69c是一颗超级地球大小的天体,半径为1.7+/-0.3地球,轨道周期为242.5天。假设开普勒69 c的平衡温度为299 +/- 19 K,这使得这颗行星接近主星周围的宜居带。这是开普勒发现的在类太阳恒星的宜居带内或附近运行的最小行星,代表着在寻找第一个真正的地球类似物的道路上迈出的重要一步。
2013-04-17 astro-ph.EP
Effect of UV Radiation on the Spectral Fingerprints of Earth-like Planets Orbiting M dwarfs
我们模拟大气和光谱的类地行星绕着整个网格的M矮星的活跃和不活跃的恒星模型与$T_{eff}$ = 2300 K到$T_{eff}$ = 3800 K和六个观察到的MUSCLES M矮星的紫外辐射数据。我们将类地行星设置在1AU的等效距离,并显示从VIS到IR(0.4 $μ$ m - 20 $μ$ m)的光谱,以比较JWST和其他未来地面和空间任务在不同波长范围内的特征的可探测性,以表征系外地球。我们专注于可检测的大气特征,表明地球上的可居住性,即:H $_2$ O,O $_3$,CH $_4$,N $_2$ O和CH $_3$ Cl的紫外线活性水平的影响。为了观察O $_2$ /O $_3$与CH $_4$等还原物种相结合的生命特征,我们发现早期和活跃的M矮星是未来望远镜M星网格的最佳目标。O $_2$在0.76 $μ$ m处的光谱特征越来越难以在稍后M矮星的反射光中检测到,这是由于该波长区域的恒星通量较低。N $_2$ O是另一个在红外线中可检测到的生物特征,在我们的行星模型中,它在低紫外线通量的M矮星周围积累到可观察到的浓度。CH $_3$ Cl可以变得可检测,这取决于重叠N $_2$ O特征的深度。我们提出了一个光谱数据库的类地行星周围的冷恒星直接成像的行星作为一个框架,用于解释未来的光变曲线,直接成像,和二次日食测量的大气层中的类地行星在HZ设计和评估未来的望远镜的能力。
2015-06-23 astro-ph.EP
Atmospheric gravitational tides of Earth-like planets orbiting low-mass stars
围绕低质量恒星运行的温带类地行星会受到强大的潮汐力的影响。重力潮汐对固体行星的影响和大气热潮汐的影响已被研究过,但重力潮汐对大气本身的直接影响至今被忽略。我们首先发展一个简化的潮汐作用于行星大气的解析理论。然后,我们将引力潮汐应用到一个静止海洋行星围绕低质量恒星的短周期轨道的大气环流模型中,结果与我们的分析理论一致。由于大气潮汐和固体潮汐与半长轴共享一个缩放比例,我们表明,有一个最大幅度的大气潮汐,一个类地行星可以经历,同时仍然有一个坚实的表面;比邻星b是海报的孩子,一个行星,可以像地球一样,但大气潮汐超过500 $\times$强于地球。在这个最极端的情况下,我们表明,大气潮汐显着影响地球的气象-但不是它的气候。两种可能的温和气候影响是纵向热传输增强和最低大气层冷却。这类行星的强辐射力主导了引力潮汐,不像泰坦这样的冷巨行星的卫星。我们推测,大气潮汐可能是气候上重要的行星,最大潮汐力的高度与云形成的高度一致,这种影响可能是可检测到的非类地行星受到更大的潮汐。
2022-07-14 astro-ph.EP
The Role of Magma Oceans in Maintaining Surface Water on Rocky Planets Orbiting M-Dwarfs
本研究通过0维箱式模型揭示,岩浆海洋的持续时间和深水循环可帮助M矮星周围的类地行星保留表面水,维持宜居条件,避免干燥。
2023-10-11 astro-ph.EP
The Ice Coverage of Earth-like Planets Orbiting FGK Stars
围绕FGK恒星运行的宜居行星的光度和光谱特征可能会受到表面冰覆盖的调制。为了估计它的频率和位置,我们用一维能量平衡模型模拟了假设行星的气候,并假设这些行星具有与现代地球相似的性质(质量,地理,大气)。我们首先模拟了具有固定旋转轴和圆形轨道的行星,发现绝大多数(>90%)具有可居住表面的行星没有冰。对于有部分冰覆盖的行星,冰盖(位于两极的年际冰)的参数空间大约与“冰带”(位于赤道的年际冰)一样大,但冰带只存在于陆地上。然后,我们进行了模拟,通过强迫正弦轨道和旋转振荡的频率和振幅范围内模仿来自其他行星的扰动。我们假设最初的无冰表面,并设置初始偏心率分布,以反映已知的系外行星,而初始偏心率分布匹配行星形成的预测,即有利于90度。对于这些动态的情况下,我们再次发现,约90%的宜居行星是免费的表面冰的冰的覆盖范围的假设。围绕F矮星运行的行星有冰冠的可能性是冰带的三倍,但围绕K和G矮星运行的行星有冰带的可能性是冰冠的两倍。在某些情况下,行星表面的冰可以在赤道和极地之间循环。未来对可居住行星的直接成像调查可能能够验证这些预测。
2021-12-06 astro-ph.EP
The NASA-UC Eta-Earth Program: II. A Planet Orbiting HD 156668 with a Minimum Mass of Four Earth Masses
我们发现了一颗太阳系外行星HD 156668 b,其最小质量为M_Psin i = 4.15M_Earth。这颗行星是通过Keplerian模型从Escherk-HIRES中精确的径向速度发现的,是NASA-UC Eta-Earth Survey中出现的第二个超级地球。最佳拟合轨道与圆轨道一致,周期为P = 4.6455 d。这颗行星的多普勒半振幅K = 1.89米/秒,是有史以来探测到的最低值之一,与使用HARPS探测到的GJ 581 e相当。一个较长的周期(P ~ 2.3年),低幅度的信号来源不明,也被检测到的径向速度,并被过滤掉的数据,同时拟合短周期的行星。需要更多的数据来确定长周期信号是否是由于第二颗行星,恒星活动或其他来源。使用费尔伯恩天文台的自动测光望远镜进行的测光观测显示,HD 156668(一颗古老、安静的K3矮星)在径向速度周期内的光度常数为0.1毫等,支持这颗行星的存在。在测光极限~3 mmag下没有发现凌日现象,排除了以极度膨胀的大气为主的凌日行星,但不排除有温和大气的凌日固体/液体行星。
2010-03-17 astro-ph.EP
Near-Earth Object Orbit Linking with the Large Synoptic Survey Telescope
我们对LSST将近地和主带小行星探测与轨道联系起来的能力进行了详细的模拟。该研究的关键要素是高保真检测模型和以统计噪声和差异图像伪影的形式存在的错误检测。我们采用了移动对象处理系统(MOPS),以产生一个现实的检测密度的一个月的LSST调查的轨迹,轨道和轨道。这项研究的主要目的是了解:(a)近地天体与轨道的连接是否能够成功地进行实际测量;(b)假轨道和假轨道的数量是否可以管理;(c)连接轨道的准确性是否足以对发现和归属进行自动化处理。我们发现,小行星的整体密度是超过5000每个LSST领域附近的黄道上的反对派,加上高达3000个错误的检测,每个领域的良好看到。我们实现了93.6%的近地天体连接效率为H<22的轨道组成的tracklets从至少三个不同的夜晚在12天的间隔。衍生的近地天体目录由96%的正确链接组成。只有不到0.1%的轨道出现了错误的探测,其余的错误联系是由于主带混淆造成的,这是模拟时间跨度很短的人为因素。MOPS链接效率可以通过将检测结果精确地归因于已知对象以及通过改进内部kd树链接算法的调整来提高。
2017-06-27 astro-ph.EP
Prevalence of Earth-size Planets Orbiting Sun-like Stars
在这篇论文中,我探讨了系外行星科学中的两个主题。首先是地球大小的行星在银河系中的普遍存在。为了确定具有不同大小、轨道周期和其他性质的行星的存在,我使用美国宇航局开普勒太空望远镜收集的数据对太阳系外行星进行了调查。该项目涉及编写新的算法来分析开普勒数据,寻找行星,并使用地面望远镜进行后续工作。我发现大多数恒星至少有一颗行星在地球轨道上或在地球轨道内,并且26%的类日恒星有一颗地球大小的行星,其轨道周期为100天或更短。第二个主题是行星的性质与其宿主恒星之间的联系。对系外行星宿主的精确描述有助于将行星的质量、大小和平衡温度等属性带入更清晰的焦点,并探索形成行星的物理过程。我研究了附近1000多颗恒星中碳和氧的丰度,使用加州行星搜索所拍摄的光谱。我在这个样本中发现了碳和氧相对丰度的大范围,包括少数富碳恒星。我还开发了一种称为SpecMatch的新技术,用于从光谱中提取基本的恒星参数。SpecMatch特别适用于开普勒发现的相对暗淡的行星宿主恒星。
2015-10-13 astro-ph.EP
Clouds in the atmospheres of extrasolar planets. I. Climatic effects of multi-layered clouds for Earth-like planets and implications for habitable zones
研究了围绕不同类型恒星运行的类地行星大气层中多层云的影响。云粒子的辐射效应与其波长相关的光学性质直接相关。因此,入射恒星光谱对云的气候效应可能起着重要的作用。本文讨论了在地球大气层中测量的具有平均性质的云对绕不同类型主序星运行的类地行星的地面温度和邦德温度的影响。
2010-02-15 astro-ph.EP
Discovery of the first Earth-sized planets orbiting a star other than our Sun in the Kepler-20 system
发现与地球大小相当的其他世界一直是天文学家的梦想。凌日行星开普勒-20e和开普勒-20f属于一个多行星系统,在开普勒任务的许多开创性发现中占有非常特殊的地位,因为它们最终实现了这个梦想。开普勒-20f的半径基本上与地球相同,而开普勒-20e甚至更小(0.87 R[地球]),是第一颗获得这一殊荣的系外行星。然而,它们的质量太轻,无法用现有的仪器测量,这使得通常的多普勒技术无法确认它们,而多普勒技术已经成功地用于确认许多其他较大的行星。为了说服自己相信这些微小天体的行星性质,天文学家采用了一种统计技术来“验证”它们,表明它们是行星的可能性比假阳性大几个数量级。开普勒-20 e和开普勒-20 f分别每6.1天和19.6天绕其类太阳恒星一周,并且很可能由岩石组成。在这里,我们回顾了它们是如何被发现的历史,并概述了用于验证它们的方法。
2019-05-10 astro-ph.EP
Potential Biosignatures in Super-Earth Atmospheres
类地行星的大气温度和混合比廓线随不同类型M矮星的光谱能流分布和行星引力的变化而变化。我们调查由此产生的影响的分子吸收带的光谱外观,这是相关的指标,潜在的行星可居住性在初级和次级日食过境类地行星与地球一样的生物质排放。大气剖面计算使用平面平行,一维气候模式加上化学模式。然后,我们使用逐线辐射转移模型计算模拟光谱。我们发现,在二次日食期间的发射光谱显示增加的吸收甲烷,水和臭氧的行星轨道安静的M0-M3矮星和活跃的M型恒星AD狮子座相比,太阳型中心恒星。然而,对于绕着非常冷和安静的M矮星(M4到M7)运行的行星,大气层中温度的升高会导致吸收信号的减少,使得在这种情况下分子的检测更加困难。在主食期间的透射光谱显示出强烈的吸收特征的CH 4,N2 O和H2O的行星轨道安静的M0-M7恒星和AD狮子座。一颗地球大小的行星围绕一颗安静的M7恒星运行,其N2 O吸收甚至可以与CO2信号一样强。然而,由于大气中的化学作用,围绕这种冷中心恒星运行的行星的臭氧吸收减少。为了研究未来潜在卫星任务对吸收带光谱检测的影响,我们计算了詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)类孔径望远镜的信噪比(SNR)。
2011-02-15 astro-ph.EP
A short-period super-Earth orbiting the M2.5 dwarf GJ3634. Detection with Harps velocimetry and transit search with Spitzer photometry
我们报告了对GJ 3634 b的探测,这是一个质量为msin i = 7.0 +/-0.9 Mearth,周期为P = 2.64561 +/-0.00066天的超级地球。它的主星是一颗M2.5矮星,质量为0.45+/-0.05 Msun,半径为0.43+/-0.03 Rsun,距离我们的太阳19.8+/-0.6 pc。这颗行星是在使用ESO/Harps摄谱仪进行径向速度运动后发现的。GJ 3634 b有一个先验的几何概率,经历过境的~7%,如果在成分上是大地的,非掠食过境将产生一个光度下降<~ 0.1%。因此,我们使用斯皮策机载IRAC成像仪的4.5微米波段进行光度观测,对RV探测进行了跟踪。我们的六小时长光变曲线排除了在可能的过境窗口的2 σ内发生过境的可能性,将GJ 3634 b经历过境的概率降低到约0.5%。
2011-02-07 astro-ph.EP
A Super-Earth Orbiting the Nearby Sun-like Star HD 1461
我们提出了精确的径向速度数据,揭示了一个超级地球质量的行星和两个可能的额外的行星轨道附近的明亮的G0V恒星HD 1461。我们12.8年的凯克HIRES精确径向速度表明存在一个7.4M的地球行星在5.77天的轨道上。这些数据还表明,但还不能证实,在低偏心率轨道上存在着周期为446.1和5017天的外行星,投影质量(M sin i)分别为27.9和87.1 M_地球。与径向速度数据一致的系统的测试积分表明,配置是动态稳定的。我们提供了HD 1461的12.2年时间序列的光度观测结果,其中包括799个单独测量值,并表明它具有出色的长期光度稳定性。然而,有小幅度的变化,周期与那些可疑的第二和第三信号的径向速度接近5000和446天,从而铸造一些怀疑这些周期开普勒信号。如果5.77天的伴星有类似海王星的成分,那么它的预期过境深度约为0.5毫马格。过境的几何先验概率约为8%。地基测光的相位折叠显示没有迹象表明5.77天伴星的凌日正在发生,但在即将到来的凌日相位窗口期间需要对HD 1461进行高精度的跟踪,以明确排除或确认凌日。这个新系统加入了一个不断增长的太阳系恒星名单,这些恒星在银河系附近,至少有一个海王星(或更低)质量的行星,其轨道周期为50天或更短。
2009-12-14 astro-ph.EP
Three Super-Earths Orbiting HD 7924
我们报告发现了两颗超级地球质量的行星,它们绕着附近的K0.5矮行星HD 7924运行,此前已知HD 7924拥有一颗小行星。新伴星的质量分别为7.9和6.4 M $_\oplus$,轨道周期分别为15.3和24.5天。我们对来自Keck/HIRES和新的自动行星射电望远镜(APF)的高精度径向速度数据进行了联合分析,以稳健地检测系统中的三颗行星。我们使用五年的新Keck数据和APF在过去1.3年中的高节奏观测来改进先前已知行星的星历。有了这个新的星历表,我们表明,以前的过境搜索最内部的行星将覆盖70%的预测入口或出口时间。在过去八年中使用自动测光望远镜收集的测光数据显示,没有任何行星凌日的证据,如果行星凌日并且其成分以氢为主,则可以检测到。我们检测到一个长周期的信号,我们解释为恒星磁活动周期,因为它是强烈相关的钙II H和K活动指数。我们还检测到两个额外的短周期信号,我们归因于旋转调制的恒星黑子和一个月的别名。高步频APF数据有助于区分真实的轨道周期和由凯克数据的窗口函数引起的假信号。环绕HD 7924的行星是开普勒任务发现的大量紧凑多行星系统的一个本地例子。
2015-04-24 astro-ph.EP
TOI-1846b: A super-Earth in the radius valley orbiting a nearby M dwarf
该研究验证了环绕M矮星TOI-1846的超级地球TOI-1846b,其半径约1.8地球半径,位于半径谷中,有助于精确定位半径谷并理解行星形成演化。
2025-06-23 astro-ph.EP
The HARPS search for southern extra-solar planets. XLIII. A compact system of four super-Earth planets orbiting HD 215152
我们报告了在HD 215152周围发现的四颗超级地球行星,它们的轨道周期分别为5.76、7.28、10.86和25.2 d,最小质量分别为1.8、1.7、2.8和2.9 M_Earth。这一发现是基于HARPS在13年内进行的373次高质量径向速度测量。由于行星的质量较低,信噪比不足以限制行星的偏心率。然而,初步的动力学分析表明,偏心率通常应低于约0.03的系统保持稳定。HD 215152有两对周期比低于1.5的行星,轨道周期短,质量低,离心率低,与开普勒发现的非常紧凑的多行星系统相似,这在径向速度测量中非常罕见。这一发现证明了这些系统可以用径向速度技术来达到,但表征它们需要大量的观测。
2018-02-13 astro-ph.EP
A frozen super-Earth orbiting a star at the bottom of the Main Sequence
我们在JHK中使用VLT上的NACO自适应光学系统以高角分辨率观察了微透镜事件MOA-2007-BLG-192,当时物体仍被放大1.23倍,然后在基线18个月后。为了精确地约束源和透镜星的通量,我们在标准2 MASS系统中对NACO测光进行了分析和定标。我们探测到来自主恒星MOA-2007-BLG-192 Lb的光,与早期的分析相比,这显著降低了其特征的不确定性。我们发现MOA-2007-BLG-192 L很可能是一颗质量非常低的晚型M矮星(0.084 [+0.015] [-0.012] M \odot),距离660 [+100] [-70] pc,被一颗3.2 [+5.2] [-1.8] M \oplus超级地球在0.66 [+0.51] [-0.22] AU的轨道上运行。然后我们讨论这个冷行星系的性质。
2012-03-31 astro-ph.EP
The EarthASAP mission concept for a Lunar orbiting cubesat
人们对月球探测的兴趣越来越大,因为人们认为,在未来十年内,月球可以进行低成本的探测。正在进行的在月球轨道上建立通信中继站和深空网关的项目,以及为立方体卫星等小型空间平台推广商用现成技术,都有助于这种看法。环绕月球的小型立方体卫星提供了充分的机会来研究月球,并享有监测太阳系和地球与太阳风之间大规模相互作用的优势。在这篇文章中,我们描述了一个12 U立方体卫星的技术特点,将被设置在极地月球轨道上,用于此目的和背后的科学。该任务被命名为EarthASAP(地球作为系外行星),并提交给月球立方体卫星探测(LUCE)呼吁在2016年。EarthASAP的设计目的是监测月球两极的含水岩石储层,并研究地球大面积外逸层与太阳风之间的相互作用,为未来的系外行星飞行任务做准备。
2019-10-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
A 2 Earth Radius Planet Orbiting the Bright Nearby K-Dwarf Wolf 503
自2009年发射以来,开普勒望远镜已经发现了数千颗半径在地球和海王星之间的行星。最近对这些行星分布的研究揭示了在1.5-2.0 $R_{\bigoplus}$附近的人口裂缝,非正式地将这些行星分为“超级地球”和“次海王星”。这种划分的起源还不太清楚,主要是因为开普勒发现的大多数行星都绕着遥远的昏暗恒星运行,并且不适合径向速度跟踪或凌日光谱学,使得体积密度和大气测量变得困难。在这里,我们提出了一个新发现的$2.03^{+0.08}_{-0.07}~R_{\bigoplus}$行星的发现和验证,直接接近半径差距,轨道明亮的($J=8.32$ ~mag),附近($D=44.5$ ~pc)高自行恒星沃尔夫503(EPIC 212779563)。我们将沃尔夫503归类为K3.5V恒星和厚盘族成员。我们确定的伴星和假阳性检测的可能性是非常低的档案图像和高对比度的自适应光学图像从帕洛玛天文台。宿主星的亮度使Wolf 503 b成为即时径向速度跟踪、HST凌日光谱以及JWST详细大气表征的主要目标。由于其测量的半径接近行星半径和发生率分布的差距,沃尔夫503 b提供了一个关键的机会,以更好地了解这种半径差距的起源以及整个“超级地球”和“亚海王星”的有趣人口的性质。
2018-06-09 astro-ph.EP
An Improved Transit Measurement for a 2.4 R_{Earth} Planet Orbiting A Bright Mid-M Dwarf K2$-$28
我们提出了一个新的{ \em斯皮策}过境观测K2 $-$ 28 b,一个亚海王星($R_{\rm p} = 2.45\pm0.28 R_{Earth}$)轨道相对明亮的($V_{\rm mag} = 16.06$,$K_{\rm mag} = 10.75$)金属丰富的M4矮星(EPIC 206318379)。这颗恒星是仅有的七颗质量小于0.2 M_{Sun}的已知行星之一,这颗行星似乎是GJ 1214 b($2.85\pm0.20 R_{Earth}$ ; \citealt{2013A&A...549A..10H})的一个较小的类似物。我们新的{ \em斯皮策}观测是在原始K2发现数据的两年后进行的,并且具有显着更高的节奏,使我们能够获得对这颗行星半径,半长轴和轨道周期的改进估计,这大大降低了预测不久的未来过境时间的不确定性{ \em詹姆斯韦伯太空望远镜}({ \em JWST})观测。我们还评估了系统的适用性与大气特征{ \em JWST},并发现它是目前唯一的小(< 3 R_{Earth})和冷($< 600$ K)的行星除了GJ 1214 b与潜在的可检测的二次日食。我们还注意到,这个系统是大型望远镜上近红外径向速度仪器的有利目标(例如,Hobby-Eberly望远镜上的可居住行星,使其成为少数几个可以用这种技术访问的小而酷的行星之一。最后,我们将我们的结果与凌日系外行星调查…
2018-04-12 astro-ph.EP
Evidence for a high mutual inclination between the cold Jupiter and transiting super Earth orbiting $π$ Men
$π$ Men拥有一颗由TESS发现的凌日超级地球($P\approx6.27$ d,$m\approx4.82$ $M_{\oplus}$,$R\approx2.04$ $R_{\oplus}$)和一颗由径向速度发现的冷木星($P\approx2093$ d,$m \sin I\approx10.02$ $M_{\rm{Jup}}$,$e\approx0.64$)。我们使用盖亚DR 2和依巴谷天体测量来推导由轨道行星引起的恒星速度,并限制冷木星的天空投影倾角($I_b=41-65^{\circ}$)。由此,我们推导出两颗行星之间的相互倾角($ΔI$),并发现$49^{\circ}< ΔI < 131^{\circ}$(1 $σ$)和$28^{\circ} < ΔI < 152^{\circ}$(2 $σ$)。我们研究的动态系统使用$N$体模拟,并发现,潜在的大振荡的超级地球的偏心率和倾角被抑制的广义相对论进动。然而,内部轨道绕不变平面的节进导致超级地球只在7- 22%的时间内过境,并且通常被观察为与恒星自转轴不对齐。我们对HAT-P-11重复了我们的分析,在它的近距离海王星和冷木星之间发现了一个大的$ΔI$,以及类似的动力学。$π$ Men和HAT-P-11是动力热的外行星激发其内行星的系统的主要例子,其影响是增加行星偏心率,行星-恒星错位,并可能减少凌日多重性。这些系统的形成可…
2020-08-06 astro-ph.EP
The stability of tightly-packed, evenly-spaced systems of Earth-mass planets orbiting a Sun-like star
迄今为止发现的许多多行星系统都以其紧凑性而闻名,相邻行星之间的距离比太阳系中的任何行星都要近。有趣的是,行星宿主恒星的年龄范围很广,这表明这种紧凑的系统可以存活很长一段时间。我们已经使用数值模拟来研究系统如何快速地变得不稳定与行星之间的间距,重点是假设系统的地球质量的行星均匀间隔的轨道(在相互希尔半径)。一般来说,行星最初距离越远,一对行星经历近距离相遇所需的时间就越长。我们恢复以前的研究结果,显示出线性趋势的初始行星间距之间的3和8相互希尔半径和对数的稳定时间。调查数以千计的模拟间距高达13相互希尔半径揭示了不同的调制叠加在这种关系附近的第一和第二阶平均运动共振的相邻和下一个相邻的行星。我们讨论了这种结构的影响和紧凑的多行星系统的稳定性的影响。应用我们的模拟结果,我们表明,多达五个地球质量的行星孤立系可以适合在适宜居带的类太阳恒星没有近距离接触至少$10^9$轨道。
2018-07-03 astro-ph.EP
Ocean Tides on Asynchronously Rotating Planets Orbiting Low-mass Stars
针对低质量恒星周围行星海洋潮汐研究缺失问题,首次开展全球模拟,发现大偏心率异步自转行星海洋潮汐高度、流速及能量耗散远高于地球,可加速轨道演化1-2个数量级,小偏心率行星潮汐则与地球相当。
2025-07-05 astro-ph.EP
Two Transiting Earth-size Planets Near Resonance Orbiting a Nearby Cool Star
开普勒主要任务的发现表明,小行星(< 3个地球半径)是行星形成的常见结果。虽然开普勒探测到了许多这样的行星,但除了少数几颗外,所有这些行星都围绕着微弱的遥远恒星运行,并且无法进行精确的后续测量。在这里,我们报告发现两个小行星过境K2-21,一个明亮的(K = 9.4)M0矮星位于65 $\pm$ 6 pc从地球。我们在NASA K2任务的第三次战役中收集的测光中检测到了凌日行星。凌日光变曲线的分析显示,这两颗行星的半径相对于其主星较小,分别为2.60 $\pm$ 0.14%和3.15 $\pm$ 0.20%。我们获得了K2-21的后续近红外光谱,以限制宿主恒星的性质,这意味着行星的大小为1.59 $\pm$ 0.43地球半径和1.92 $\pm$ 0.53地球半径,分别跨越高密度,岩石行星和低密度行星之间的边界厚的气体信封。这两颗行星的轨道周期分别为9.32414天和15.50120天,周期比为1.6624,非常接近5:3的平均运动共振,这可能是系统形成历史的记录。由于行星之间的引力相互作用而引起的凌日时间变化(TTV)可能使用地面望远镜探测到。最后,该系统为研究具有低平衡温度的小行星的整体组成和大气特性提供了方便的实验室。
2015-09-14 astro-ph.EP
Photochemistry of Venus-Like Planets Orbiting K- and M-Dwarf Stars
与系外行星的多样性相比,金星是地球的一个名副其实的天体物理双胞胎,但它的全球云层截断了透射光谱的特征,掩盖了它的非地球性质。因此,能够区分金星外和地球外的观测指标必须在云层之上存在。云上的大气主要由光化学作用所控制,光化学作用取决于主星的光谱,因此在恒星系统之间会发生变化。我们探索的系统性变化的光化学类金星系外行星绕K-矮星或M-矮星宿主恒星的云,使用最近验证的模型的完整的金星大气层(0-115公里)和恒星光谱从MUSCLES财政部调查。SO2、OCS和H2S是类金星行星中的关键气体种类,它们在类地球行星中不存在,因此如果它们的大气丰度足够高,可以作为观测判别。我们发现,SO2,OCS和H2S都生存在云层上方时,最冷的K-矮星和所有7个M-矮星的照射,而这些物种是严重的光化学消耗以上的金星的云层。形成云层的硫酸分子的产生量随着恒星有效温度的降低而减少。随着恒星有效温度的降低,稳态光化学氧和臭氧的形成减少,氯催化反应循环的影响减少,有利于HOx和SOx催化循环。我们的结论是,微量硫气体将是主要的观测指标金星类系外行星周围的M-矮星的主机恒星,可能能够区分一个exo-Venus从exo-Earth。
2021-08-12 astro-ph.EP
Evolution of Earth-like planetary atmospheres around M-dwarf stars: Assessing the atmospheres and biospheres with a coupled atmosphere biogeochemical model
在寻找太阳系外的生命时,围绕M矮星运行的类地行星是未来的主要目标。我们应用我们新开发的耦合大气生物地球化学模型来研究生物圈,地圈和大气之间的耦合,以更深入地了解绕M-矮星运行的类地行星的大气演化。我们的主要目标是更好地了解影响这些世界生物特征和气候的大气过程。此外,这是第一项研究,以我们的知识,适用于自动化的化学途径分析,量化的生产和破坏途径的O $_2$的类地行星与太古代O $_2$丰度轨道的宜居带的M-矮星AD狮子座。结果表明,产生的主要产品在高层大气中从CO $_2$光解,然后催化HO $_x$反应。最强的破坏并不发生在对流层,就像Gebauer等人(2017)在太阳周围的早期地球模拟行星的情况一样,而是发生在中间大气层,那里的H $_2$ O光解最强。这一结果是由AD Leo的强莱曼- $α$ -辐射输出驱动的,它有效地光解H $_2$ O.结果进一步表明,围绕类似AD Leo的M矮星运行的行星的早期类地大气层对大气O $_2$的破坏性绝对小于太阳周围的早期地球类似行星,尽管还原气体的浓度较高,例如H $_2$,因此,在地表产生相同数量的大气O $_4$所需的净初级生产力(NPP)降低。这意味着一个可能的大氧化事件,类似于地球上的事件,会在M矮星周围的模拟大气中发生更早的时间。
2018-07-27 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
A second terrestrial planet orbiting the nearby M dwarf LHS 1140
LHS 1140是一颗位于附近的中M矮星,已知它拥有一颗温带岩石超级地球(LHS 1140 b),轨道周期为24.737天。基于MEarth和斯皮策的测光观测以及HARPS的多普勒光谱,我们报告发现了一个额外的过境岩石伴侣(LHS 1140 c),质量为$1.81\pm0.39~{\rm M_{Earth}}$,半径为$1.282\pm0.024~{\rm R_{Earth}}$,轨道更紧,3.77795天。我们还得到了LHS 1140 b的质量和半径的更精确的估计为$6.98\pm0.89~{\rm M_{Earth}}$和$1.727\pm0.032~{\rm R_{Earth}}$。行星b和c的平均密度分别为$7.5\pm1.0~\rm{g/cm^3}$和$4.7\pm1.1~\rm{g/cm^3}$,两者都与地球的铁镁硅酸盐比例一致。LHS 1140 b和c的轨道偏心率与圆形轨道一致,分别限制在0.06和0.31以下,置信度为90%。由于这两颗行星的轨道是共面的,而且我们从之前对开普勒数据的分析中知道,围绕M矮星运行的小型行星的紧凑系统是常见的,因此在LHS 1140系统中寻找更多的凌日行星可能是富有成效的。LHS 1140 c是为数不多的已知的附近类地行星之一,其大气层可以用即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜进行研究。
2018-11-22 astro-ph.EP
3D climate modeling of Earth-like extrasolar planets orbiting different types of host stars
一颗类地行星的潜在可居住性通常由其表面可能存在的液态水来定义。液态水的潜在存在取决于许多因素,例如,最重要的是,地面温度。因此,行星大气的性质及其与行星主星提供的辐射能的相互作用具有决定性的重要性。在这项研究中,我们调查的影响,不同的主序星气候的类地太阳系外行星和他们的潜在的可居住性,通过应用三维地球气候模型占当地和动力学过程。这些计算是针对具有类地大气层的行星进行的,这些行星的轨道距离是从各个宿主恒星接收的能量总量等于太阳常数。与以前的三维建模研究相比,我们包括臭氧辐射加热对大气垂直温度结构的影响。得到的全球轨道平均结果进行了比较的一维辐射对流气候模式。不同的恒星光谱能量分布导致不同的地面温度,并且由于臭氧加热导致非常不同的垂直温度结构。与之前的一维研究一样,我们发现K型恒星周围的类地行星的地面温度更高,而F型恒星周围的行星的温度比太阳周围的类地行星低。然而,这种效应在3D模型结果中比在1D模型中更明显,因为3D模型考虑了诸如冰蒸发和水蒸气反馈的反馈过程。1D模型是否可以近似于3D模型结果的全球平均值在很大程度上取决于1D模型中相对湿度分布的选择,该分布用于确定水蒸气分布。
2015-04-07 astro-ph.EP
TOI 540 b: A Planet Smaller than Earth Orbiting a Nearby Rapidly Rotating Low-mass Star
我们发现了TOI 540 b,这是一颗比地球略小的热行星,围绕低质量恒星2 MASS J 05051443 -4756154运行。这颗行星的轨道周期为$P = 1.239149$天($\pm$ 170毫秒),半径为$r = 0.903 \pm 0.052 R_{\rm Earth}$,根据在类似日射下观测到的小型系外行星的质量-半径分布,它很可能是一颗陆地行星。这颗恒星距离我们14.008秒差距,我们估计它的质量和半径分别是$M = 0.159 \pm 0.014 M_{\rm Sun}$和$R = 0.1895 \pm 0.0079 R_{\rm Sun}$。这颗恒星的独特之处在于它的旋转周期非常短,只有$P_{\rm rot} = 17.4264 +/- 0.0094$小时,相应的罗斯贝数也很小,只有0.007,而且它的X射线与辐射热光度之比也很高,只有$L_X / L_{\rm bol} = 0.0028$,这是在一次旋转操作中偶然发现的XMM-牛顿探测器。这与X射线发射在最大值$L_X / L_{\rm bol} \simeq 10^{-3}$处观察到的一致,正如对旋转最快的M矮星所预测的那样。TOI 540 b可能是一个诱人的目标,研究大气侵蚀由于强烈的恒星X射线发射。它也是使用JWST进行透射和发射光谱学以及日食光度学的最容易接近的目标之一,并且可以在过境期间使用高分辨…
2020-09-28 astro-ph.EP
The Surface UV Environment on Planets Orbiting M-Dwarfs: Implications for Prebiotic Chemistry & Need for Experimental Follow-Up
围绕M-矮星运行的潜在可居住行星具有强烈的天体生物学兴趣,因为它们是未来10多年内唯一可用于生物特征搜索的岩石世界,这是由于观测效应的融合。同时,最近的实验和理论工作表明,紫外线可能在地球生命的起源中发挥了关键作用,特别是RNA的起源。描述M矮星行星上的紫外线环境对于理解我们所知的生命是否可能出现在这样的世界上非常重要。在这项工作中,我们耦合辐射转移模型观测到的M-矮星光谱,以确定紫外环境的前生物类地行星绕M-矮星。我们计算剂量率,以量化不同的宿主星的影响prebiotically重要的光过程。我们发现,M-矮行星的生物活性紫外线通量比年轻的地球少100-1000倍。目前还不清楚紫外线敏感的益生元化学,可能是重要的非生物发生,如唯一已知的prebiotically合理的途径嘧啶核糖核苷酸的合成,可以在M-矮行星上发挥作用。这种不确定性影响了最近发现的可居住带行星,如围绕Proxima Centauri,TRAPPIST-1和LHS 1140运行的行星。需要对假定的益生元途径对辐照水平的敏感性进行实验室研究,以解决这种不确定性。如果稳定状态的M矮星紫外线输出不足以为这些路径提供动力,那么由于耀斑引起的瞬时紫外线辐射可能就足够了;实验室研究也可以限制这种可能性。
2017-08-01 astro-ph.EP
The habitability and detection of Earth-like planets orbiting cool white dwarfs
由于有几种方式行星可以生存的巨大阶段的主恒星,我们研究的可居住性和检测行星轨道白矮星。当一颗白矮星从6000 K冷却到4000 K时,一颗在0.01 AU轨道上运行的行星将在连续宜居带(CHZ)中停留约8 Gyr。我们表明,光合作用过程可以在这样的行星上持续。CHZ中类地行星的DNA加权紫外辐射剂量小于地球上遇到的最大值,因此非磁性白矮星与复杂生命的持久性是相容的。冷白矮星CHZ中的类地行星所引起的偏振比典型M矮星(类太阳恒星)的宜居带中的大10^2(10^4)倍。因此偏振测量法是探测白矮星附近岩石行星的可行方法。多波段偏振测量还可以揭示行星大气层的存在,提供第一个特征。0.6 M太阳白矮星CHZ中的行星将被罗氏几何扭曲,开普勒-11 d类似物将过度填充其罗氏瓣。以目前的设备,一颗超级地球大小的无大气行星可以用偏振测量法在已知最亮的冷白矮星周围探测到。计划中的未来设施使较小的行星可被探测到,特别是通过提高仪器在蓝色区域的灵敏度。
2012-07-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evolution of Earth-like extended exospheres orbiting solar-like stars
最近对地球外逸层的观测显示,存在着一种扩展的类氢成分,其范围可能超过40个行星半径。在类似地球的系外行星周围探测到类似的扩展系外球体,可以揭示可居住性方面的关键事实。这些稀薄的氢包层的存在非常依赖于行星环境,由来自主恒星的电离辐射和等离子体风主导。辐射和快速风粒子覆盖了行星大气的最上层,尤其是对围绕活跃的年轻恒星运行的行星而言。在这些行星的外逸层中产生的离子的生存受到磁化恒星风的作用,特别是对于非磁化的天体。为了解决这些恒星行星的相互作用,我们已经进行了数值2.5D的理想MHD模拟使用PLUTO代码来研究动态演化的稀薄,富含氢,地球一样的扩展外太空的非磁化行星,在不同的恒星演化阶段:从一个非常年轻的,太阳一样的恒星的0.1 Gyr的5.0 Gyr的恒星。对于每一个恒星行星配置,我们表明,扩展类地氢外逸层的形态是强烈依赖于入射恒星风和产生的离子存在于这些气体包层,表明类地外逸层的电离成分是迅速席卷年轻恒星的恒星风,导致大弓激波形成后恒星年龄。
2023-03-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Atmospheric effects of stellar cosmic rays on Earth-like exoplanets orbiting M-dwarfs
M型矮星通常被认为是适合探测岩石行星的恒星。然而,由于可能的高恒星活动,这些行星可能会受到极端条件的影响。这项工作的目标是确定恒星宇宙射线对在M型矮星宜居带中运行的类地行星的关键大气物种的潜在影响,并显示行星光谱的相应变化。我们在Grenfell等人(2012)的宇宙射线模型方案的基础上,通过添加进一步的宇宙射线诱导的产生机制(例如HOx)并引入更宽能量范围(16 MeV - 0.5 TeV)的初级质子,考虑了宇宙射线诱导的NOx产生。此前的研究表明,处于宜居带内、处于强烈耀斑条件下的行星大气甲烷浓度很高,而其臭氧生物特征则被完全破坏。然而,我们目前的研究表明,增加宇宙射线诱导的HOx产生可导致大气甲烷丰度减少高达80%。此外,宇宙射线诱导的HOx分子与NOx反应产生HNO $_3$,其在理论光谱中产生强的HNO $_3$信号,并减少NOx诱导的臭氧催化破坏,使得超过25%的臭氧柱保留。因此,臭氧信号在理论光谱中仍然可见(尽管强度较弱),当纳入新的宇宙射线诱导的NOx和HOx方案时,即使是不断燃烧的M星情况下。我们还发现,HNO $_3$水平可能足够高,可能是可检测的。臭氧浓度是防止有害紫外线辐射的主要屏障,但宇宙射线通过NOx引起的臭氧催化破坏作用影响臭氧浓度,因此还研究了恒星宇宙射线对地表紫外线通量的影响。
2015-11-16 astro-ph.EP
The Occurrence-weighted Median Planets Discovered by Transit Surveys Orbiting Solar-type Stars and Their Implications for Planet Formation and Evolution
由于行星出现和原始大气滞留概率随周期增加,过境调查发现的出现加权中值行星可能与通常用于校准质量半径关系和行星形成模型的大气逃逸所塑造的低发生率短周期行星几乎没有相似之处。目前为止,通过围绕太阳型恒星运行的凌日调查发现的低质量行星的发生加权质量-半径关系需要发生加权中值地球质量和海王星质量的行星在氢/氦(H/He)大气中有百分之几的质量。与地球在原太阳星云消散很久之后才完成形成不同,这些发生加权的中等地球质量行星必须在其系统历史的早期形成。在地球质量的行星周围存在着大量的氢/氦大气层,这证实了行星形成的核心吸积模型的一个重要预言。它还意味着核心质量$M_{\text{c}}$在$2~M_{\oplus}\lesssim M_{\text{c}}\lesssim 8~M_{\oplus}$范围内,可以保留其原始大气。如果大气逃逸是由于极紫外(EUV)通量的光蒸发驱动的,那么我们的观测需要减少入射EUV通量转换为工作通常假设在光蒸发模型的分数。如果大气逃逸是核心驱动的,那么发生加权的中等地球质量的行星必须有大的邦德轨道。与天王星和海王星相比,它们至少有10%的质量在H/He大气中,这些出现加权的海王星质量中值行星是H/He贫乏的。这意味着它们经历了碰撞,或者形成于其母原行星盘中比天王星和海王星在原太阳星云中形成的位置更短和/或更热的部分。
2021-06-17 astro-ph.EP
Unexpectedly strong effect of supergranulation on the detectability of Earth twins orbiting Sun-like stars with radial velocities
磁活动和不同尺度的地面流pertub径向速度测量。这影响了低质量系外行星的可探测性。在这些流动中,超颗粒效应的特征不如其他流动,我们希望估计它对探测类太阳恒星宜居带中的类地行星的影响。我们制作了由于振荡、粒化和超粒化而产生的径向速度的时间序列,并估计了G2恒星和300天周期的检测极限。我们还详细研究了当一颗1 M地球行星的信号叠加在恒星流信号上时功率的行为。我们发现,检测率不达到100%,除了我们假设的超颗粒水平,这仍然是乐观的,并为一个优秀的采样。我们的结论是,以目前的知识,这是一个非常具有挑战性的任务,以我们目前的能力,找到地球周围的类太阳恒星的双胞胎。
2019-04-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
M2K: II. A Triple-Planet System Orbiting HIP 57274
凯克天文台的多普勒观测揭示了一个三行星系统围绕着附近的中型K矮星HIP 57274运行。内行星HIP 57274 b是一颗超级地球,\msini\= 11.6 \mearth(0.036 \mjup),轨道周期为8.135 $\pm$ 0.004 d,轨道略偏$e=0.19 \pm 0.1$。我们计算出内行星的过境概率为6.5%。第二颗行星的\msini\= 0.4 \mjup\,轨道周期为32.0 $\pm 0.02$ d,轨道接近圆形,还有$e = 0.05 \pm 0.03$。第三颗行星的\msini\= 0.53 \mjup\,轨道周期为432 $\pm 8$ d(1.18年),离心率为$e = 0.23 \pm 0.03$。这一发现增加了多普勒探测到的具有$\msini < 12 \mearth\ $的超级地球质量行星的数量。我们发现,56 $\pm 18$ %的超级地球是多行星系统的成员。这当然是一个下限,因为观测的可探测性限制,但显着高于木星质量的系外行星的比例,$20 \pm 8$ %,这是多普勒探测到的多行星系统的成员。
2011-09-13 astro-ph.EP
Sensitivity of Biosignatures on Earth-like Planets orbiting in the Habitable Zone of Cool M-Dwarf Stars to varying Stellar UV Radiation and Surface Biomass Emissions
我们发现,冷M-矮星的紫外线辐射的变化有一个潜在的大的影响,在模拟类地系外行星,即与地球的发展,生物质和分子氮氧为主的大气中的行星的大气生物特征。从一颗M7类矮星的黑体辐射出发,逐步增加恒星紫外辐射,计算了由此产生的行星大气的气候-光化学响应.结果表明,金发姑娘效应与臭氧的光谱检测。在弱紫外线水平下,臭氧柱很弱(由于查普曼机制的产生较弱),因此其光谱检测具有挑战性。在强紫外线水平下,臭氧形成更强,但其相关的平流层加热导致平流层和对流层之间的温度梯度减弱,从而导致光谱带减弱。此外,增加的UV水平可导致对抗臭氧形成效应的氢氧化物的丰度增加。在中等紫外线(即与x10对应的光谱类M7的黑体普朗克曲线的恒星紫外线辐射通量)的条件是刚刚好的光谱检测。结果表明,行星O3的轮廓是敏感的紫外输出的恒星约(200-350)nm。我们还研究了增加大气层顶部入射莱曼α辐射的影响,但这对生物特征的影响很小,因为它在最上层的行星大气层中被有效吸收,主要是被丰富的甲烷吸收。早期的研究表明,行星甲烷是一个重要的平流层加热器,它严重影响垂直温度梯度,从而影响光谱发射带的强度。
2015-07-10 astro-ph.EP
Atmospheric reconnaissance of the habitable-zone Earth-sized planets orbiting TRAPPIST-1
七颗适宜于大气研究的温带地球大小的系外行星穿过附近的超冷矮星TRAPPIST-1(参考文献1,2)。它们的大气状态是未知的,可能从扩展的原始氢为主的耗尽大气(参考文献3-6)。特别是氢是一种强大的温室气体,可能会阻止内行星的可居住性,同时使外行星的可居住性成为可能(参考文献6-8)。一个主要由氢组成的大气层,如果没有云的话,应该会在凌日期间产生明显的近红外光谱特征。对最内层行星的观测已经排除了这种特征(参考文献9)。然而,最外层的行星更有可能维持着这样一个类似海王星的大气层(参考文献10,11)。在这里,我们报告了在系统的宜居带内或附近的四颗行星的观测结果,行星表面可能存在液态水的星周区域(参考文献12-14)。这些行星在近红外波段也没有表现出明显的光谱特征,这排除了TRAPPIST-1 d、e和f的无云氢主导大气,其显著性分别为8、6和4 sigma。这样的大气层并不排除在行星g之外。由于高海拔的云和霾是不预期在氢占主导地位的大气层中的行星与这样的太阳辐射(参考文献15,16),这些观察进一步支持他们的陆地和潜在的可居住的性质。
2018-02-06 astro-ph.EP
Potential for life to exist and be detected on Earth-like planets orbiting white dwarfs
本研究计算白矮星周围类地行星宜居带边界及宜居持续时间,首次分析紫外线光子通量的宜居约束,评估大气生物特征探测前景,为白矮星行星宜居性研究提供关键数据与探测参考。
2024-11-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Impact of Computing Data Centres Orbiting Earth
Space Laser Awareness(太空激光意识)
研究探讨了将计算数据中心置于地球轨道上可能对天文观测、技术及文化带来的影响,指出其可能改变昼夜天空景象并引发碰撞风险。
2026-03-29 astro-ph.EP astro-ph.IM