Detectability of Terrestrial Planets in Multi-Planet Systems: Preliminary Report
我们问类地行星（地球质量和可居住区轨道）是否可以在多行星系统中检测到，使用天体测量和径向速度观测。我们在这里报告的双盲计算的初步结果，旨在回答这个问题。
2009-04-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
Caustic Structures and Detectability of Circumbinary Planets in Microlensing
最近在开普勒数据中发现的环联星行星表明，在主序星周围有一个可行的行星形成通道。受这些发现的启发，我们研究了微透镜事件中环双星行星的焦散结构和可探测性。我们已经制作了一套焦散动画作为二进制主机的投影分离和角度的函数，以有效地探索整个circumbinary参数空间上的焦散结构。借助于这些动画，我们已经推导出了行星焦散线位置的半经验解析表达式，这些焦散线相对于具有单个主机的行星在环双星透镜中移位。我们用这个表达式来说明焦散运动的主要来源是行星的轨道运动，而不是双星。最后，我们估计的分数环联微透镜事件是可识别的，因为是显着的（5- 50%）的二进制投影分离的范围内的爱因斯坦半径为单位的0.1-0.5。
2016-06-15 astro-ph.EP
The effects of granulation and supergranulation on Earth-mass planet detectability in the habitable zone around F6-K4 stars
太阳系外行星的可探测性及其径向速度投影质量的确定受到恒星磁活动和光球动力学的影响。粒化效应，甚至超粒化效应，在太阳系中已经被证明是显著的。我们的研究旨在量化这些流量对其他明星的影响，并估计这些贡献如何影响他们的表现。我们分析了一系列广泛的扩展合成时间序列，模拟这些过程的光谱类型从F6到K4的主序星，专注于地球质量的行星轨道内的宜居带围绕这些恒星。我们估计了预期的检出率和检出限，并进行了盲测。我们发现，这些恒星的颗粒和超颗粒显着影响行星质量的径向速度特征时，执行后续的过境检测，不确定性有时低于20%的1 MEarth，但更大的超颗粒。对于颗粒和低水平的超颗粒，K星和晚G星的探测率是好的（如果点的数量很大），但对更大质量的恒星的探测率很差。最高水平的超颗粒化导致非常差的性能，即使是K星;这是由于低检测率和高水平的误报，即使是在十年以上非常密集的时间采样。根据标准假警报概率估计的假阳性水平有时会显著高估或低估真实水平，这取决于点的数量。我们的结论是，颗粒和超颗粒显着影响性能的系外行星探测能力。未来的工作将集中在以下几个方面的改进：减少误报的数量，提高检测率，并改善从观察的虚警概率估计。
2020-08-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detectability of embedded protoplanets from hydrodynamical simulations
我们预测了嵌入过渡盘中的年轻行星的星等，由于盘中的物质，这些行星仍然受到灭绝的影响。我们关注的是处于形成后期阶段的行星大小的行星，当行星在气体和尘埃分布中刻出一个很深的缺口时，圆盘开始对红外线（IR）中的行星通量透明。柱密度估计通过三维流体动力学模型，进行了几个行星质量。利用盘状物质的典型消光性质和巨行星的演化模型，得到了预期的星等。对于位于$5.2$ AU的模拟情况，在一个具有局部未扰动表面密度$127$ $\mathrm{g} \cdot \mathrm{cm}^{-2}$的圆盘中，$1$ $M_J$行星在J-，H-和K-波段高度分散，预测的绝对星等为$\ge 50$ ma。在L-和M-波段消光减小，行星星等在$25$和$35$ ma之间。在N-波段，由于尘埃不透明度上的硅酸盐特征，对于$40$行星，J-、H-和K-波段的星等高于$22$等，而对于L-、M-和N-波段，行星的星等介于$15$和$20$等之间。对于$5$ $M_J$行星，由于其打开深隙的能力，消光在任何红外波段都不起作用。对比度曲线是由CQ Tau，PDS 70，HL Tau，TW Hya和HD 163296的过渡盘导出的。行星质量的上限估计为已知的差距，在最后两个系统。
2020-01-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detectability of atmospheric features of Earth-like planets in the habitable zone around M dwarfs
利用未来的詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）研究了M矮星周围宜居带（HZ）类地行星的大气光谱特征的探测能力。我们使用一个耦合的一维气候化学模型来模拟一系列观测到的和模拟的M-矮星光谱对类地行星的影响。模拟的大气作为输入，使用逐线光谱辐射转移模型计算假想行星的透射光谱。为了研究JWST吸收带的光谱检测能力，我们进一步开发了一个信噪比（S/N）模型，并将其应用于我们的透射光谱。与早期的M矮行星相比，在中晚期M矮行星周围的类地行星大气中CH $_4$和H $_2$ O的高丰度增加了相应光谱特征的可探测性。中晚期M型矮行星的中层大气温度升高，使大气层扩大，进一步增加了吸收带的可探测性。为了探测环绕M型中晚期矮星的类地行星大气中的CH $_4$、H $_2$ O和CO $_2$，在4 pc的距离上，用JWST只观测一次凌日就足够了，在10 pc的距离上，观测不到10次凌日就足够了。由于JWST的饱和极限和不太明显的吸收带，要探测大多数早期M矮星周围的假想类地行星的光谱特征，需要超过10次凌日。我们确定了276个现有的M矮星（包括GJ 1132，TRAPPIST-1，GJ 1214和LHS 1140），在这些矮星周围，假设的类地行星的大气吸收特征可以通过共同添加几个凌日来检测。我们表明，使用透射光谱，JWST可以提供足够的精度，能够部分地覆盖中晚期M矮星周围的类地TESS行星的大气。
2019-05-07 astro-ph.EP
Wind accretion onto planets orbiting an evolving Solar-like star and their detectability
Universidad Autónoma de Sinaloa（锡那罗亚自治大学）；Instituto de Radioastronomía y Astrofísica, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学射电天文学与天体物理研究所）；SECIHTI - Instituto de Física y Matemáticas, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo（米却肯圣尼古拉斯德伊达尔戈大学物理与数学研究所）；Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC（安达卢西亚天体物理研究所）
研究行星围绕红巨星分支和热脉动渐近巨星分支阶段的太阳型恒星吸积恒星风，并探讨其可检测性。
2026-03-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Simulations of Triple Microlensing Events I: Detectability of a scaled Sun-Jupiter-Saturn System
到目前为止，只有13个确定的三重微透镜事件被发现，因此微透镜双行星系统和双行星系统中行星的发生率仍然不确定。随着即将进行的天基微透镜调查，将检测到数百个三重微透镜事件。为了给未来的观测和统计分析提供线索，我们启动了一个项目来研究具有不同配置和观测设置的三透镜系统的可探测性。作为第一步，在这项工作中，我们开发了模拟软件，并调查了一个缩放的太阳-木星-土星系统的可探测性与最近提出的望远镜的微透镜观测的"地球2.0（ET 2.0）“卫星。在探测单行星和双行星的$Δχ^2$阈值相同的情况下，我们发现，无论采用何种探测$Δχ^2$阈值，缩放的太阳-木星-土星类似物的可探测性约为1%，类木行星的存在抑制了类土星行星的可探测性$\sim $ 13%。这种抑制概率可能与未来基于空间的三透镜统计样本的泊松噪声处于同一水平，因此在检测效率计算中单独对待每个行星是不合适的。
2023-02-07 astro-ph.EP astro-ph.GA
Extrasolar Binary Planets II: Detectability by Transit Observations
基于落合、长泽和伊达的N体模拟结果（论文I），我们讨论了太阳系外行星系中引力束缚的气体巨行星对（我们称之为“双星”）的可探测性，这些行星系是通过轨道不稳定性和行星-行星动力学潮汐在它们的近距离相遇过程中形成的。论文Ⅰ表明，对于三个轨道不稳定的巨行星系统，双星的形成概率为$\sim 10\%$，并且经过捕获后的长期潮汐演化，典型的双星间距为行星物理半径之和的3- 5倍。当双星的星心半长轴大于0.3AU时，双星在太阳型恒星的主序星寿命中是稳定的。我们发现，检测调制的过境光变曲线是最有前途的观测方法来检测双行星。由于可能的双星间距与恒星直径相当，因此凌日光变曲线的形状因凌日而异，这取决于双星轨道的相位。双行星凌日的持续时间和深度通常比单行星凌日更长更深。我们指出，双行星可能存在于已知的膨胀气体巨行星或轨道半径> 0.3 AU的被归类为假阳性检测的物体中，提出了CoRoT候选者SRc 01 E2 1066的双行星解释，并表明双行星可能存在于开普勒质量数据中，并可以使用开普勒质量数据检测到。
2015-04-23 astro-ph.EP
Activity time series of old stars from late F to early K. V. Effect on exoplanet detectability with high-precision astrometry
恒星活动强烈地影响并可能阻碍径向速度技术在太阳型恒星的宜居带中探测地球质量的行星。天体测量学原则上对恒星活动不太敏感，因为情况比较有利：与径向速度相比，恒星天体测量学信号预计比行星天体测量学信号要微弱。我们量化的恒星活动的影响，高精度天体测量时，地球质量的行星在宜居带周围的老主序星太阳型恒星搜索。我们使用了一个非常大的磁活动合成时间序列的恒星天体测量信号的属性。然后，我们研究了基于不同方法的系外行星的可探测性：首先基于来自合成时间序列的假阳性的理论水平，然后对旧的主序星F6-K4进行盲测。信号的振幅可以高达太阳值的几倍，这取决于对活动水平、光谱类型和斑点对比度所做的假设。然而，1 MEarth行星的探测率非常好，在F6-K4范围内的恒星的宜居带中，10 pc的假阳性率极低。标准的假警报概率，使用经典的时间序列的自举强烈高估了假阳性的水平。这影响了检测率。我们的结论是，如果技术挑战可以克服，并达到非常高的精度，天体测量是更适合探测地球质量的行星在附近的太阳型恒星周围的宜居带比径向速度，和探测率高得多的行星质量范围和时期时，天体测量技术的使用比径向速度技术。
2020-11-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formation, Survival, and Detectability of Planets Beyond 100 AU
直接成像搜索已经开始探测行星和褐矮星的伴星，并限制了与主星相距很大的巨行星的存在。这项工作有助于通过预测可以通过直接成像活动检测到的年轻巨行星来激励这种行星搜索。经典的核吸积和引力不稳定性行星形成模型都很难在原地形成长周期行星。在这里，我们表明，动力学不稳定性之间的行星系，最初形成多个巨行星更接近主恒星可以产生人口的巨行星在大（~100 AU - 100000 AU）的分离。我们估计这些行星可能生存的限制，量化到稳定和不稳定的宽轨道的引力散射的效率，并证明人口分析必须考虑到系统的年龄。我们预测，行星散射创造了一个人口的可检测的巨行星在广泛的轨道上，减少数量的时间尺度上~10万年。我们证明，这样的人口的几个成员应该与当前的技术检测，量化未来仪器的前景，并建议他们如何可以放置有趣的限制行星形成模型。
2009-02-16 astro-ph.EP
On the detectability of transiting planets orbiting white dwarfs using LSST
白矮星是少数几种我们对可能存在的伴行星几乎一无所知的恒星天体之一。最近关于金属污染的大气层、星周碎片盘和凌日行星碎片的证据都表明行星可能存在。然而，白矮星凌日调查是具有挑战性的，由于这些对象的内在微弱，凌日的时间尺度短，以及由于其紧凑的半径而导致的低凌日概率。大型综合巡天望远镜（LSST）为这些问题提供了一个补救办法，它是一个深空巡天望远镜，快速曝光，涵盖了大约1000万颗$r<24.5$视星等的白矮星。我们模拟了10年内对350万颗白矮星的LSST测光观测，并计算了通过凌日对$P<10$ d的伴星的可探测性。我们发现谷神星大小的天体到地球大小的世界的典型检测率在$5 \times 10^{-6}$到$4 \times 10^{-4}$的范围内，产生$\sim 50$到$4\,000$的检测，每个检测的发生率都是100%。对于连续可居住带中的类地行星，我们发现$\sim 10^{-3}$的检测率表明LSST将揭示数百个这样的世界，其发生率在1%至10%的范围内。
2018-10-01 astro-ph.EP
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Exoplanet Atmospheres: A Detectability Study
本研究通过结合petitCODE和petitRADTRANS模拟透射光谱，并利用JWST评估可观测性，探讨了系外行星大气中多环芳烃（PAHs）的可探测性，发现特定温度和C/O比下行星的最小可探测质量分数低至10$^{-7}$，为未来观测目标选择提供了指导。
2024-11-12 astro-ph.EP
On the detectability of Planet X with LSST
在遥远的外太阳系中有两个行星质量的天体-在这里统称为行星X -最近被假设用来解释遥远的柯伊伯带天体的轨道分布。这两颗行星都不被认为是非常暗淡的，但是这些假定行星的天空位置受到很大的限制。因此，需要进行大范围的调查来探测这些可能的行星。大型综合巡天望远镜（LSST）将从2022年开始对南天进行无偏差、大面积（约18，000度$^2$）、深（单帧极限星等为24.5等）巡天（“宽-快-深”巡天），因此是搜寻这些假设行星的重要工具。在这里，我们将探讨LSST作为这些可能行星搜索平台的有效性。假设目前的基线节奏（包括宽-快-深调查加上额外的覆盖范围），我们估计LSST将有信心在整个天空的61%中检测或排除行星X的存在。在轨道距离达到$\sim$ 75天文单位时，X行星可以通过正常的夜间移动物体处理简单地被发现;在更大的距离，它将需要定制的数据处理。我们还讨论了LSST数据中未检测到行星X的影响。
2018-06-13 astro-ph.EP
Detectability and Error Estimation in Orbital Fits
我们估计的条件，两颗行星在2/1平均运动共振径向速度数据，作为其质量，观测次数和信噪比的函数。即使对于100次观测的数据集和每秒几米的标准偏差，我们发现，如果行星的质量相差大于$\sim 4$的系数，木星大小的共振行星是很难检测到的。这与2/1可探测性中的真实外系统的当前人口是一致的，其中大多数具有类似最小质量的共振对，并且可能表明存在许多其他共振系统，但目前超出了可探测性极限。此外，我们分析了质量和轨道根数的轨道拟合从合成数据集的共振行星在2/1可测量性的误差分布。对于不同的质量比和数据点的数量，我们发现外行星的偏心率被系统地高估了，尽管内行星的偏心率受到的影响要小得多。如果初始条件对应于稳定拱共转共振（ACR）周围的小振幅振荡，从轨道拟合估计的振幅偏向较大的振幅，根据在真正的太阳系外共振系统中发现的结果。
2009-05-04 astro-ph.EP
Detectability of Earth-like Planets in Circumstellar Habitable Zones of Binary Star Systems with Sun-like Components
鉴于相当大比例的恒星是太阳系附近的双星或恒星复合体的成员，预计这些双星中有许多拥有行星，甚至可能是可居住的行星。在半人马座阿尔法星系中发现的一颗类地行星支持了这一观点。由于类地行星在这样的系统中可能会经历很强的引力相互作用，传统的方法来确定宜居带，特别是在紧密的S型双星系统中，可能是相当不准确的。然而，这一领域的最新进展允许确定恒星周围允许永久居住的区域。虽然α-Cen Bb的发现表明，利用现有的观测设施可以在太阳型双星中探测到类地行星，但对于宜居带中的地球类似物是否也是如此，还有待证明。我们提供的径向速度和天体测量信号的最大值和RMS值的解析表达式，以及在这样的系统中的类地行星的过境概率，表明第二颗恒星与行星的动力学相互作用确实可能促进行星的检测。作为一个例子，我们讨论了额外的类地行星的平均，扩展，和永久的宜居带周围的半人马座α星系统的可探测性。
2012-12-19 astro-ph.EP astro-ph.IM
Forecasting the detectability of known radial velocity planets with the upcoming CHEOPS mission
描述系外行星卫星（CHEOPS）任务计划于明年发射，其主要目标是寻找已知RV行星的凌日，特别是那些绕明亮恒星运行的行星。由于径向速度法只对行星质量敏感，因此每个RV行星的半径、凌日深度和凌日信噪比都是先验未知的。使用经验校准的概率质量-半径关系，预报员（Chen & Kipping 2017 a），我们通过预测这三个关键项的均匀可信区间的目录来解决这个问题，这些关键项通过径向速度发现了468颗行星。其中，我们发现，绝大多数应该是检测与CHEOPS，包括地球上的机构，如果他们有正确的几何排列。特别是，我们预测有22个迷你海王星和82个海王星大小的行星将适合探测，其中超过80%的行星将具有V < 10的视星等，使它们非常适合后续的表征工作。我们的工作旨在协助CHEOPS团队安排工作，并强调即将到来的系外行星任务的可量化，统计上可靠的估计的巨大价值。
2018-01-17 astro-ph.EP
Theoretical Reflectance Spectra of Earth-Like Planets through Their Evolutions: Impact of Clouds on the Detectability of Oxygen, Water, and Methane with Future Direct Imaging Missions
在不久的将来，将有可能通过反射光谱法，利用拟议的LUVOIR和HabEx任务等未来望远镜，对宜居带内的类地行星进行大气特征分析。虽然以前的研究已经考虑了云对类地行星反射光谱的影响，但考虑到广泛的云特性的分子可探测性以前尚未详细探索。在这项研究中，我们探讨了云的高度和覆盖率对不同地质时期类地行星的反射光谱的影响，并研究了$\mathrm{O_2}$，$\mathrm{H_2O}$和$\mathrm{CH_4}$的可探测性与测试参数的未来任务的概念，LUVOIR，使用以前设计的WFIRST-AFTA的日冕噪声模拟器。考虑到一个类地行星位于5 pc的距离，我们发现，对于拟议的LUVOIR望远镜，探测到$\mathrm{O_2}$ A波段特征，（0.76 $\mathrmμ$ m）将需要大约100、30和10小时，用于为现代地球O $_2$丰度为10%、50%和100%的大气建模的大部分云参数空间，分别特别是，对于现代地球O $_2$丰度的{$\gtrsim 50$ \%}的情况，只要存在具有$\gtrsim 20\%$的全球覆盖的较低高度（$\lesssim 8$ km）的云，就可以用$\lesssim 10$小时的积分时间检测到该特征。然而，对于现代地球$\mathrm{O_2}$丰度的1%的情况，我们模拟的所有云参数将需要100多个小时。
2019-04-01 astro-ph.EP
The detectability of habitable exomoons with Kepler
本文利用凌日时变（TTV）和凌日时持续时间（TDV）结合开普勒测光研究了M矮星系中围绕巨行星运行的可居住系外卫星的可探测性。模拟了质量为0.5 Msun、半径为0.55 Rsun的M矮星周围各种构型系统的光变曲线。类地行星巨行星最有可能拥有可居住的系外卫星，它们被认为具有岩石超级地球质量的卫星。利用TTV和TDV信号之间的相位相关性来测量探测能力。由于TDV信号通常比TTV信号弱，因此外来子检测的确认将取决于能够检测TDV信号。我们发现，外卫星围绕行星轨道内的M-矮星的主恒星的宜居带可以产生可检测的TTV和TDV签名与开普勒级测光。虽然行星周期和月球周期之间的混叠可能会阻碍外行星的检测，但我们在模拟中也发现了一些强相关性的特征（例如，相关性：>0.7），这将提供令人信服的exomoon签名。随着红噪声恒星变率的增加，相关性通常会减弱。然而，行星质量小于25 Mearth，卫星质量为8-10 MeEarth，行星和月亮周期的特定值的模拟例子仍然在25-50%的情况下产生可检测的相关性。我们的模拟表明，开普勒提供了一个最好的exomoon检测的机会。
2013-04-10 astro-ph.EP
The Detectability of Moons of Extra-Solar Planets
研究了太阳系外行星卫星的可探测性，重点讨论了探测脉冲星行星卫星的到达时间微扰技术和探测凌日行星卫星的光度凌日计时技术。现实的阈值推导和分析的背景下，有可能形成的卫星类型和轨道稳定的系统的寿命。对于到达时间扰动技术的情况下，分两个阶段进行分析。首先，假设行星和月球的轨道是圆的，共面的初步调查进行。这个分析然后被应用到脉冲星行星PSR B1620-26 b的情况，并用来得出结论，如果它的质量大于行星质量的5%（2.5木星质量），并且如果行星-月球距离是行星-脉冲星间距的2%（23天文单位），则可以检测到一个围绕脉冲星行星运行的稳定卫星。到达时间的表达式，然后推导出相互倾斜以及非圆形轨道。对于测光凌日计时技术的情况，采用了不同的方法。首先，对月球轨道为圆形且与行星轨道共面，以及行星轨道为圆形且与视线成一直线、圆形且相对于视线倾斜或偏心且与视线成一直线的情况，导出了月球引起的时间摄动的解析表达式。其次，时间噪声分析研究，白光度噪声的情况下，和数值，使用SOHO光变曲线，现实和过滤现实的光度噪声的情况下。[...]由于天文学的限制，摘要被截断。见论文的完整摘要。
2011-09-25 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
Detectability of satellites around directly imaged exoplanets and brown dwarfs
星下伴星周围的超新星是一种具有各种不同形成历史的异质天体。聚焦于系外行星和褐矮星周围的潜在可探测卫星，我们可能会发现属于两个主要群体的物体：类似于泰坦或伽利略卫星的行星状卫星-可能在核心吸积范围内形成;以及类似双星的物体，在不同的情况下形成，例如磁盘不稳定性。这些潜在卫星的性质将彼此非常不同。此外，我们期望它们的表征将提供有关系统历史的有见地的信息。这对于通过直接成像（DI）发现的起源不明的行星/棕矮星尤为重要。在本文中，我们回顾了不同的技术，适用于DI行星/棕矮星，可以用来发现这样的卫星。这是通过模拟系外行星$β$ Pic b周围的卫星群来实现的，这是一个测试案例。对于每颗模拟卫星，检索了DI、径向速度、过境和天体测量信号相对于行星的幅度，并与当前和未来仪器的探测极限进行了比较。此外，我们还编制了一份通过DI发现的38颗亚恒星伴星的清单，以初步估计用不同的技术从上述两个种群中发现卫星的概率。这种简化的方法表明，探测到类行星卫星，虽然不是严格不可能的，但非常不可能。另一方面，对类双星的探测在现有仪器的能力范围内。
2022-07-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Detectability of Transit Depth Variations due to Exoplanetary Oblateness and Spin Precession
了解系外行星的扁率和扁率，将为了解其形成和内部结构提供线索。原则上，凌日行星的光变曲线承载着行星形状的信息，但先前的工作表明扁率引起的信号将非常难以检测。在这里，我们研究了由于行星自旋进动而产生的潜在的更大信号。最容易检测到的效应是光变曲线序列中的渡越深度变化（T $δ$ V）。对于像木星或土星这样的扁圆行星，凌日深度将经历1%量级的分数变化。最有希望的系统是那些轨道周期约为15- 30天的系统，这对于岁差周期来说足够短，可以小于约40年，但又足够长，可以避免由于潮汐摩擦而导致的自旋下降。T $δ$ V信号的可探测性将通过卫星（这将减少岁差周期）或行星环（这将增加振幅）来增强。开普勒任务应该会发现几颗行星，这些行星的岁差引起的T $δ$ V信号是可以探测到的。由于模拟简并，开普勒测光只能得到扁率的下限。简并度可以通过观察扁率引起的至少一个凌日光变曲线的不对称性来提升，或者通过对行星内部进行假设。
2010-05-10 astro-ph.EP
Detectability of extrasolar moons as gravitational microlenses
我们评估了引力透镜作为一种探测太阳系外卫星的技术。自2004年以来，引力微透镜已经成功地应用于太阳系外行星的探测。原则上，这种方法对低至地球质量甚至是地球质量的一小部分的质量都很敏感，因此研究太阳系外行星卫星的微透镜效应似乎是很自然的。我们探索最简单的三透镜系统，包含一颗恒星，一颗行星和一颗卫星。从微透镜的角度来看，这个系统可以被建模为一个特殊的三元组，具有与统一非常不同的分级质量比。由于月球围绕行星运行，行星与月球之间的距离与行星和恒星之间的距离相比很小。这样的配置可以导致焦散线的复杂干涉。我们目前的可探测性和检测极限通过比较三透镜光变曲线最适合的二元光变曲线所造成的双透镜系统，包括主恒星和行星-没有月亮。我们模拟放大模式，涵盖了一系列的质量和分离值，使用逆射线拍摄技术。这些模式是通过分析大量的光变曲线和拟合一个二进制的情况下，他们每个人。卡方标准被用来量化月球的探测能力，在一些选定的三透镜方案。我们的模拟结果表明，它是可行的发现太阳系外卫星通过引力微透镜通过频繁和高精度的监测异常银河系微透镜事件与矮源星。
2010-10-10 astro-ph.EP
The Demographics of Rocky Free-Floating Planets and their Detectability by WFIRST
行星被认为是由一颗新形成的恒星周围残留的气体和固体盘吸积而形成的。在这个过程中，盘中的物质要么作为行星或较小天体的一部分与恒星保持联系，要么构成行星际介质的一部分;落入恒星;或者从系统中喷出。在这里，我们使用动力学模型来探测在后期行星形成期间喷出物质的丰度和性质，并估计它们对自由浮动行星人口的贡献。我们提出了300 N体模拟的类地行星形成太阳型恒星周围，有和没有巨行星存在，使用模型，占碰撞碎片。在木星和土星类似物的模拟中，大约三分之一的初始（约5 Mearth）盘质量被抛出，大约一半的行星质量比水星大，但小于0.3 Mearth，其余的是较小的天体。大多数的抛射发生在2500万年内，这比地球质量的行星成长所需的时间尺度（3000万至1亿年）要短。当巨行星从我们的模拟中被忽略时，在2亿年内几乎没有物质被喷射出来，只有大约1%的初始盘被喷射出2 Gyr。我们表明，大约2.5地球质量的行星在银河系中每颗恒星喷出。我们预测，宽视场红太空望远镜（WFIRST）对自由漂浮行星的星载微透镜搜索将发现多达15颗火星质量的行星，但很少有自由漂浮的地球质量的行星。
2017-05-10 astro-ph.EP
Activity time series of old stars from late F to early K VI. Exoplanet mass characterisation and detectability in radial velocity
该研究通过真实恒星活动合成时间序列盲测评估RV探测与质量表征，发现G2恒星宜居带1 M_Earth无法达到PLATO要求的10%质量精度，现有活动指标校正方法存在低探测率和高误报。
2023-06-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Modeling synthetic spectra for transiting extrasolar giant planets: detectability of H$_2$S and PH$_3$ with JWST
JWST $'$的大口径和宽波长覆盖范围将使其能够收集到迄今为止观察到的最高质量的过境光谱。对于系外行星大气，我们希望能够获得最丰富的分子的丰度，如H $_2$ O、CO和CH $_4$。其他分子，如H $_2$ S和PH $_3$，在木星和土星中被观测到，但它们在强辐射行星中的化学性质和可探测性是高度未知的。本文首次研究了它们在太阳成分大气中的光谱特征，并用JWST评估了它们的探测能力。我们模拟了太阳大气中磷和硫的化学组成。我们的模型包括垂直运输的影响。光化学效应不包括在我们的计算中。使用的丰度配置文件，我们模型的JWST传输和发射光谱K=6.8 G型恒星和行星的无云太阳能成分的大气。我们发现，在总观测时间为28.8小时的NIRCam LW棱镜F444 W模式下，用$T_{\rm eq}$ $<$ 500 K模拟大气的透射光谱在3 σ处可检测到PH $_3$。使用NIRCam LW棱镜F322 W2模式，总观测时间为24.0小时，在$T_{\rm eq}$ $>$ 1500 K模拟行星的透射和发射光谱中，H $_2$ S在3 σ处可被检测到。我们的研究结果特别强调了包括H $_2$ S与JWST未来丰度检索的重要性。云和霾的存在对PH $_3$和H $_2$ S的检测提出了挑战，但H $_2$ S特征仍有望出现在发射光谱中。
2017-11-01 astro-ph.EP
Using the Sun to estimate Earth-like planets detection capabilities. III. Impact of spots and plages on astrometric detection
恒星活动是间接方法（RV，测光，天体测量）探测低质量太阳系外行星的一个潜在的重要限制。在以前的论文中，使用太阳作为代理，我们研究了恒星活动（斑点，斑，对流）的影响，地球质量的行星在宜居带（HZ）的太阳型恒星的RV技术的可探测性。在这里，我们将可探测性研究扩展到天体测量学的情况。我们使用在一个太阳活动周期中记录的太阳黑子和谱斑属性来推断天体测量变化，如果被这样的斑点/明亮的结构覆盖，10 pc远的类似太阳的恒星会表现出这种变化。我们将这个信号与在HZ中被一颗地球质量的行星所环绕的这样一颗恒星的天体测量摆动（0.3 μas）所预期的信号进行比较。我们还简要地研究了更高水平的活动。沿赤道平面的活动引起的天体测量信号具有典型的振幅。小于0.2 μas（rms=0.07 μas），小于1 AU的地球质量行星的预期值。因此，对于这一放射性水平，可探测性取决于仪器的精确度，而不是放射性。例如，我们发现，一个地球质量的行星在1 AU将被发现与每月访问在不到5年和仪器精度为0.8 μas。高5倍的放射性水平仍将允许这样的检测，精度为0.35 μ s。我们的结论是，天体测量是一个有吸引力的方法来寻找这样的行星周围的太阳型恒星的恒星活动水平最。
2011-01-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detectability of Free Floating Planets in Open Clusters with JWST
最近的观测表明，银河系的疏散星团中存在太阳系外行星，如Praesepe（M44）。这些系统为行星的形成提供了有利的环境，因为它们的大多数人口都表现出高的重元素含量。大的恒星密度，以及相应的高的近距离相遇事件率，可能会引起具有大半长轴的行星轨道的强烈扰动。在这里，我们提出了一套N体模拟实现一个新的计划来处理外部恒星摄动对行星轨道偏心率和倾角的潮汐效应。通过模拟五个附近的疏散星团，我们确定准脉冲潮汐相互作用从其母恒星系统中提取的机构的发生率。我们发现，自由漂浮行星的产生率（单位时间内自由漂浮行星的总数，以恒星总数归一化）与星团的恒星密度成正比，比例常数等于（23 +/- 5）10^-6 pc^3 Myr^-1。对于昂宿星团（M45），我们预测大约26%的恒星应该已经失去了它们的行星。这就提出了用詹姆斯韦伯太空望远镜在近红外波段直接观测这些流浪行星的令人兴奋的可能性。假设行星的地面温度为500 K，在昴星团内自由漂浮的木星大小的行星将具有约400 nJy的比通量@4.4微米，这将导致在仅一小时的积分中非常清晰的检测（S/N为100阶）。
2013-11-05 astro-ph.EP
The Hunt for Planet Nine: Atmosphere, Spectra, Evolution, and Detectability
我们调查的物理特性，太阳系的行星九使用建模工具，在研究天王星和海王星的遗产。对于一系列合理的质量和内部结构，我们发现内在Teff的上限，从~35-50 K的质量为5-20 M_地球，我们还探讨了较低的Teff值。根据H/He包层的质量分数，可能的行星半径可以从3到6 R_Earth。鉴于其寒冷的温度，这颗行星遇到了显著的甲烷冷凝，这极大地改变了大气层，使其远离简单的海王星般的期望。我们发现大气在可见光波段的分子吸收强烈耗尽，这表明瑞利散射大气具有接近0.75的高几何散射系数。我们强调两个诊断大气的温度结构，第一个是甲烷云以上的甲烷混合比的值。第二个是可以看到云散射的波长，这产生了云顶压力。如果大气层很薄，可以看到表面反射。由于碰撞引起的H2在红外线中的不透明性，如果甲烷耗尽，这颗行星在最短波长的WISE颜色中将是非常蓝色的（而不是红色），并且在某些情况下，将存在于WISE可探测性的边缘。对于一系列模型，从~3-5微米的热通量比黑体预期大~20个数量级。我们报告了对第九行星的AllWISE源目录的搜索，但没有发现探测。
2016-06-06 astro-ph.EP
Detectability of Rocky-Vapour Atmospheres on Super-Earths with Ariel
Ariel将标志着一个新时代的曙光，这是第一次大规模调查外行星大气层的科学目标，以解决有关行星组成，演化和形成的基本问题。在这项研究中，我们探讨了从岩浆海洋蒸发的大气在干燥，岩石超级地球轨道非常接近他们的宿主恒星的可探测性。探测到这样的大气层将为岩石行星提供一个明确的证据，但由于它们的光谱特征很小，目前可用的仪器具有挑战性。然而，一些最热的行星被认为具有由蒸发的岩石组成的大气，如Na和SiO，其光谱特征足够明亮，可以通过计划中的太空望远镜进行日食观测来检测。在这项研究中，我们发现，岩石超级地球的辐射温度为3000 K，距离地球高达20 pc，以及行星热超过3500 K和接近50 pc，具有SiO功能，这是潜在的日食光谱观测与阿里尔。
2021-03-07 astro-ph.EP
Evolutionary models of cold and low-mass planets: Cooling curves, magnitudes, and detectability
未来的仪器，如JWST上的NIRCam和MIRI或ELT上的METIS，将能够对目前直接成像仪器太暗的系外行星进行成像。演化模型预测行星的内在光度作为时间的函数，传统上集中在气体为主的巨行星。我们将这些冷却曲线扩展到土星和海王星行星。我们模拟冷却孤立的核心占主导地位的气体巨行星的质量为5个地球的2千分之一。光度包括核心和H/He包层的冷却和收缩，以及放射性衰变的贡献。对于大气层，我们使用灰色、AMES-Cond、petitCODE和HELIOS模型。我们考虑太阳和非太阳的金属丰度以及无云和多云的大气。最重要的初始条件，即核心-包络比和初始光度取自基于核心吸积范例的行星形成模拟。我们首先比较我们的冷却曲线天王星，海王星，木星，土星，GJ 436 b，和5个地球的行星与其他进化模型的1%H/He信封。然后，我们提出的时间演化的行星质量之间的5个地球质量和2个地球质量的光度，有效温度，半径和熵。我们讨论了不同的后形成熵的影响。对于不同的大气类型和初始条件的幅度在0.9和30微米波长之间的各种滤波器带提供。利用黑体通量和非灰光谱，我们估计了JWST对这类行星的探测能力。结果表明，在近红外相机和中红外相机的背景极限下，JWST可以探测到一颗质量为20（100）个地球的行星，其年龄分别为10（100）百万年。
2019-03-27 astro-ph.EP
The Detectability of Radio Auroral Emission from Proxima B
磁性活跃的恒星拥有恒星风，其与行星磁场的相互作用产生无线电极光发射。我们研究的无线电极光发射的可探测性比邻星b，最近的已知太阳系外行星绕着我们最近的邻居恒星，比邻星。使用辐射波德定律，我们估计产生的无线电通量的相互作用的比邻星半人马座的恒星风和比邻星b的磁层不同的行星磁场强度。对于可能的行星质量，Proxima b产生6-83 mJy的极光无线电通量，频率为0.3-0.8 MHz，行星磁场强度为1-3 B $_{\oplus}$。根据最近的磁流体动力学模型，改变系统的轨道参数，预计这种排放是高度可变的。这种变化是由于Proxima b的磁层大小的大幅波动，因为它穿过密集恒星风和高动态压力的赤道流光区域。使用Garraffo等人的MHD模型。2016在轨道期间磁层半径的变化，我们估计观测到的无线电通量在Proxima b的11.2天周期内几乎可以变化一个数量级。详细的振幅变化取决于恒星风、轨道和行星磁场参数。我们讨论了观测战略，建议未来的天基天文台达到电离层截止频率（$\sim 10$ MHz）以下，将需要检测我们调查的信号。
2017-06-29 astro-ph.EP
Microlensing by a wide-separation planet: detectability and boundness
通过对不同微透镜参数，特别是对源星大小的微透镜参数的行星焦散引起的微扰，探讨了宽距行星的探测条件。通过构造微透镜参数空间中不同位置的分数偏差图，我们发现分数偏差的模式依赖于源半径与焦散尺寸的比值，满足观测阈值的比值随星-行星距离的变化而变化。我们还得到了上限的源大小，允许检测的主机星的签名作为一个函数的分离给定的观测阈值。它表明，这种关系进一步导致一个简单的分析条件的恒星-行星分离检测宽分离行星作为质量比和源半径的函数的有界性。例如，当假设探测阈值为5%时，对于一颗半径为~1 R_sun的源星，当其距离在~10 AU和~30 AU范围内时，可分别识别出一颗地球质量的行星和一颗100倍质量的行星。我们还比较了行星焦散线和中心焦散线的分离范围。研究发现，当分析行星焦散引起的微透镜光变曲线时，人们可能比分析中心焦散引起的微透镜光变曲线时更能支持宽分离行星的有界性。最后，我们简要讨论了我们的研究结果对下一代微透镜实验的影响。
2013-06-05 astro-ph.EP
The role of host star variability in the detectability of planetary phase curves
相位曲线，或者说行星在围绕其主星运行时观测到的光照变化，有助于我们描述它们的大气层。然而，主星的可变性可能使它们的探测具有挑战性：星点、光斑、耀斑和旋转效应的存在带来了亮度变化，这些变化可能隐藏与系外行星存在有关的其他通量变化：椭球变化、多普勒增强以及来自行星的反射光和热发射的组合。在这里，我们提出了一个研究，以量化恒星的变化对相位曲线的可探测性在光学的影响。在第一阶段，我们模拟理想的数据，不同的白噪声水平，并与节奏和总持续时间匹配的四分之一的\textit{Kepler}任务。我们进行注入和回收测试，以评估需要观察的行星轨道的最小数量，以确定相位曲线的幅度，精度为15%。我们还评估了一个简单的恒星变化信号与低振幅的影响，提供强有力的约束，在这些理想条件下所需的最小数量的轨道。在第二阶段，我们将这些方法应用于\textit{Kepler}任务的Q9季度的数据，以其低仪器噪声而闻名。在不同有效温度范围内，对选定的低噪声恒星样本进行了注入和恢复测试。即使对于最短的1天探测周期，我们得到，观察一个单一的轨道的行星未能准确地检测到超过90%的插入振幅。最大探测振幅为150ppm的1d周期行星在10次轨道运行后获得了接近48%的最佳回收率。提供较好恢复率的宿主星的温度范围是$5500 \text{K}<T_{eff}<6000 \text{K}$。[摘要]
2018-10-17 astro-ph.EP
Detectability of Life Using Oxygen on Pelagic Planets and Water Worlds
在系外行星上寻找生命是我们这个时代的重大科学挑战之一。迄今为止的战略是寻找（例如，通过像开普勒这样的凌日调查）在其恒星宜居带中的类地系外行星，然后使用透射光谱来测量行星大气中的生物特征气体，特别是氧气（例如，詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）这样的行星已经比JWST观测到的要多，像凌日系外行星调查卫星和其他任务将会发现更多。需要更好地了解与生物特征气体有关的地球化学循环，以便确定代价高昂的后续观测目标的优先次序，并帮助设计未来的飞行任务。我们定义了一个可探测性指数，以量化生物特征气体可以被分配为生物与非生物来源的可能性。我们应用这个指数的情况下，氧气，O2，类地行星上的水含量不同。我们证明，在类地系外行星上，水的重量百分比为0.2%（即，没有暴露的大陆）生物必需磷的减少的通量将光合作用产生的大气O2的输出限制到与通过水的光解加上氢逃逸的地球物理产生不可区分的水平。较高的水含量> 1wt%，导致高压冰盖进一步减缓磷循环。巧合的是，允许使用O2作为生物特征的最大含水量0.2wt%与基于质量和半径的无水一致。因此，O2生物特征的实用性可能需要直接检测行星上的水和陆地。
2020-04-07 astro-ph.EP
Origin and Detectability of coorbital planets from radial velocity data
我们分析了从合成径向速度（RV）信号中检测假想系外行星的可能性，同时考虑到不同类型的稳定平面配置，轨道偏心率和质量比。对于每个标称的解决方案对应于小振幅振荡的周期性解决方案，我们生成一系列的合成RV曲线模仿恒星运动的重心周围的系统。然后，我们拟合得到的数据集，假设三种可能的不同轨道结构：（a）两颗行星在共轨运动，（b）两颗行星在2/1平均运动共振，（c）一个单一的行星。我们比较由此产生的残差和估计的轨道参数。对于只覆盖几个轨道周期的合成数据集，我们发现由共轨配置产生的离散径向速度信号很容易与其他配置/系统混淆，在许多情况下，最佳轨道拟合对应于单个行星或2/1共振的两个天体。然而，大多数不正确的识别与动态不稳定的解决方案。我们还比较了两种不同的拟合策略获得的轨道参数：同时适合两个行星和嵌套的多开普勒模型。我们发现，嵌套模型可以产生不正确的轨道配置（有时接近虚构的平均运动共振），但动态稳定，轨道偏心率低于正确的标称解决方案。最后，我们讨论了可能的机制形成的共轨配置，由两个巨大的行星之间的相互作用，在气体盘的内腔。对于质量相等的行星，拉格朗日和反拉格朗日配置可以得到相同的初始条件取决于最终的积分时间。
2012-03-16 astro-ph.EP
The Detectability of Nightside City Lights on Exoplanets
旨在探测系外行星上生物特征的下一代任务也将能够对这些世界上的技术特征（技术生命的证据）施加限制。在这里，我使用拟议的LUVOIR和HabEx天文台的直接成像观测来估计附近恒星周围可居住的类地系外行星上夜边城市灯光的可探测性，假设这些灯光来自高压钠灯。我考虑了可探测性如何随着城市化比例而变化：从地球的0.05%的值，到一个ecumenopolis或全球城市的极限情况。虽然LUVOIR或HabEx无法侦测到类似的地球，但在$3\,σ$上，接近太阳的M矮星周围的行星会显示出可侦测到的城市灯光信号，使用300小时的观测时间，城市化水平为0.4%至3%，而在邻近类太阳恒星周围的行星上，城市灯光在城市化水平为$\gtrsim10\%$时是可以侦测到的。已知的行星Proxima b是LUVOIR A观测的一个特别引人注目的目标，它将能够在300小时内探测到12倍于地球的城市灯光，这是预计在22世纪中叶左右发生在地球上的城市化水平。一个全行星城市，或行星范围内的城市，可以被LUVOIR和HabEx探测到大约30到50颗附近的恒星，对这些系统的调查将把$1\,σ$上限的$\lesssim2\%$设置为$\lesssim4\%$，$3\,σ$上限的$\lesssim10\%$设置为$\lesssim15\%$，假设没有探测到太阳系附近的全行星。
2022-02-17 astro-ph.EP physics.pop-ph
Bayesian search for low-mass planets around nearby M dwarfs. Estimates for occurrence rate based on global detectability statistics
由于它们的行星与恒星的质量比较高，M矮星是使用多普勒光谱学探测围绕附近恒星运行的低质量行星的最容易的目标。此外，由于它们的质量和光度都很低，多普勒测量能够在它们的宜居带中探测到低质量行星，这些行星对应的轨道比太阳型恒星更近。我们重新分析文献UVES径向速度的41个附近的M矮星在结合新的速度从公开可用的光谱从HARPS-ESO摄谱仪这些恒星，试图限制任何低振幅开普勒信号。我们应用贝叶斯信号检测标准，结合后验采样技术，结合噪声模型，考虑到数据中的相关性，并获得样本中行星候选者数量的估计。更一般地说，我们使用估计的探测概率函数来计算附近M矮星周围低质量行星的出现率。我们在样本中报告了八个新的行星候选者（轨道GJ 27.1，GJ 160.2，GJ 180，GJ 229，GJ 422和GJ 682），包括两个新的多行星系统，并根据UVES和HARPS组合径向速度数据中开普勒信号的检测结果，确认GJ 433系统中两个先前已知的候选者，这些数据不能用周期和/或或与恒星活动有关的准周期现象。最后，我们使用估计的探测概率函数来计算附近M矮星周围低质量行星的出现率。根据我们的研究结果，M矮星是大量低质量行星的宿主，质量小于10 M $_{\oplus}$的行星的出现率是每颗恒星一颗行星的数量级，甚至可能更大。...
2014-03-03 astro-ph.EP
Lifetime and Spectral Evolution of a Magma Ocean with a Steam Atmosphere: Its Detectability by Future Direct Imaging
我们提出了随着蒸汽大气的形成，凝固的类地行星的热演化和出射光谱。岩浆海洋的寿命和它在蒸汽大气中的光谱取决于行星与主星的轨道距离。对于I型行星，它是在距离主星一定临界距离以外形成的，其热辐射在短于约$10^6$年的时间尺度上下降。因此，年轻的恒星应该是在这个轨道区域寻找熔融行星的目标。相比之下，在临界距离内形成的II型行星，在岩浆海洋的整个生命周期内，将从近红外大气窗口发出大量的热辐射。Ks和L波段将有利于未来的直接成像，因为这些波段的行星-恒星对比度高于大约10 $^{-7}$ -10 $^{-8}$。我们的模型预测，在II型轨道区域，熔融的行星将存在于G型主星的主序星，如果水的初始体积含量超过约1重量%。在可见光大气窗口，热辐射的对比度下降到低于$10^{-10}$在不到$10^5$年，而那些反射光保持$10^{-10}$的两种类型的行星。由于对比度水平与来自宜居带中地球大小的行星的反射光相当，来自熔融行星的可见反射光也为未来的地面和空间望远镜直接成像提供了一个有希望的目标。
2015-05-13 astro-ph.EP
The Direct Mid-Infrared Detectability of Habitable-zone Exoplanets Around Nearby Stars
位于最近的几颗恒星的宜居带内的巨行星目前可以用地面望远镜拍摄到。在未来十年内，极大望远镜（ELT）将开始以高得多的灵敏度（$-$）对附近更多恒星的宜居带进行成像，从而可能对最近恒星周围的系外地球进行成像。为了确定未来十年最有希望的观测候选者，我们建立了一个理论框架，根据现有的大气和演化模型，在中红外波段直接探测地球$-$到超木星质量的系外行星。在83颗最近的BAFGK型恒星中，我们选择了37颗年龄在10 pc以内的FGK型恒星和34颗年龄在30 pc以内的BA型恒星。我们根据行星有效温度的参数模型，根据恒星的光度、距离和年龄，以及行星的轨道半长轴、半径和半径来确定目标的优先级。然后，我们预测最有可能的行星是可探测到目前的8米望远镜和39米ELT与高达100小时的观察每颗恒星。综上所述，我们建议探测宜居带系外行星所需的观测时间，范围从非常接近的温带地球大小的行星到更遥远的年轻巨行星。然后，我们为当前的望远镜和即将到来的ELT推荐理想的初始目标。
2022-12-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
Detectability of Exoplanet Periastron Passage in the Infra-Red
近年来，对系外行星的定性已经成熟，特别是通过在红外波长下对凌日行星的系外行星大气的研究。这种观测的主要来源是斯皮策太空望远镜，但这些研究预计将继续与詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）。系外行星参数空间的一个相对未探索的领域是在近天体通过期间对长周期偏心行星的热探测。在这里，我们描述的热性能和长周期巨行星的轨道偏心率，使他们能够保持在宜居带内。我们进一步将这些结果应用于已知的系外行星，通过计算温度和通量比的IRAC通带所占据的温暖斯皮策，考虑低和高的热再分布效率从观察者的角度来看。最后，我们建议哪些目标最适合进行后续观察。
2011-08-30 astro-ph.EP
The Direct Detectability of Giant Exoplanets in the Optical
受WFIRST/AFTA计划中日冕探测器的可能性的启发，我们探讨了太阳系外巨行星（EGPs）在光学上的直接探测能力。我们量化的行星的可探测性的轨道，它是在一个可观测的配置（$f_\mathrm{obs}$）的分数。使用一套Monte Carlo实验，我们研究的依赖$f_\mathrm{obs}$的内部工作角（IWA）和最小可实现的对比度（$C_\mathrm{min}$）的直接成像天文台;行星的相位函数，几何散射，单散射，半径，距离地球;和EGP的半长轴分布。我们计算相函数为一个给定的几何或单散射的散射，假设各种散射机制。我们发现，朗伯相位函数可以预测显着更大的$f_\mathrm{obs}$的相对于更现实的瑞利相位函数。对于WFIRST/AFTA的基线能力（$C_\mathrm{min}\sim10^{-9}$、$\mathrm{IWA}\sim0.2''$）进行的观测，在距离地球10、30和50秒差距内绕恒星运行的类木星行星的体积平均可观测性分数分别为${\sim}$ 12%、3%和0.5%。在10秒差距时，这样的观测产生了半长轴在${\sim}2 - 10$ AU范围内的低到中等偏心率行星的$f_\mathrm{obs}>1\%$。如果为$C_\mathrm{min}=10^{-10}$，则此范围扩展到${\sim}35$ AU。我们发现，在所有，但最乐观的配置，在盲搜索中检…
2015-07-09 astro-ph.EP
Detectability of shape deformation in short-period exoplanets
短周期行星遭受来自其母星的极端潮汐力，导致它们变形并获得非球形形状。行星的形状，在这里建模为三轴椭球，可以有一个观察到的过境光变曲线和行星参数的影响。我们研究了短周期行星的潮汐形变的可探测性，从它们的凌日光变曲线和所需的仪器精度。我们将展示如何从光变曲线的变形检测，使我们能够获得第二流体爱数的观测估计，这提供了宝贵的洞察力，对行星的内部结构。我们采用了一个模型来计算行星在外力作用下的形状，并用这个模型来修正ellc凌日工具。我们的模型由Love数参数化，因此对于给定的光变曲线，我们可以导出与观测值最匹配的Love数的值。我们模拟了预期高度变形的WASP-103 b和WASP-121 b的已知情况。我们的分析表明，仪器精度$\leq$ 50 ppm/min是需要可靠地估计勒夫数和检测潮汐形变。对于WASP-103 b，使用HST在约40次凌日中可以实现这种精度，使用即将到来的CHEOPS在约300次凌日中可以实现这种精度。然而，对于在TESS和PLATO调查任务中可能在明亮恒星周围发现的短周期行星，需要的凌日次数较少。PLATO和JWST的前所未有的精度可以允许通过一次凌日来检测变形。然而，必须充分考虑仪器和天体物理噪声的影响，因为它们可以增加达到50 ppm/min检测限所需的凌日次数。我们还表明，不正确的建模的临边变暗可以采取行动，以埋葬信号有关的行星的形状，从而导致我们推断一个…
2018-12-11 astro-ph.EP
The Earth as an extrasolar planet: The vegetation spectral signature today and during the last Quaternary climatic extrema
所谓的植被红边（VRE）是指在$700 nm$周围反射率的急剧增加，是植被光谱的一个特征，因此，如果能在未分辨的太阳系外类地行星积分反射率光谱中检测到VRE，则可将其作为生物标志物。在这里，我们调查的植被光谱检测在最后第四纪气候极值，末次冰盛期（LGM）和全新世最佳，过去的气候模拟的潜力。当地球的气候和生物群落图与今天不同时，通过测试这些极端期间的VRE可探测性，我们能够测试与现代地球不同的类地行星上的植被可探测性。来自Biome3.5模型的数据与每个生物群落和云层的可见GOME光谱相关联，以得出给定地球相位和观测者位置的地球综合光谱。然后测量VRE。结果表明，在最后一次气候极值期间，植被仍然是可检测的。与目前的地球相比，全新世最佳与绿色撒哈拉略有增加的平均VRE一方面，而另一方面，在LGM期间的北半球的大冰帽降低植被的可探测性。最后，我们讨论的VRE的可探测性的背景下，最近提出的空间任务。
2009-01-09 astro-ph.EP
Ploonets: formation, evolution and detectability of tidally detached exomoons
近距离巨行星是行星迁移的最重要证据。如果大的系外卫星形成在更稳定的迁移巨行星周围（例如太阳系中的那些），这些卫星在迁移后会发生什么仍在紧张的研究中。本文探讨的情况下，大的规则外卫星逃脱后，潮汐交换角动量与其母行星，成为小行星本身。我们将这种假设类型的对象命名为\textit{ploonet}。通过对一颗大卫星与一颗近距离巨星之间的潮汐相互作用进行半解析模拟，并对它们的轨道进行了数百万年的数值积分，我们发现，在$\sim$ 50%的情况下，年轻的ploonet可能会从行星系中被弹射出来，或者与其母行星和主星发生碰撞，原则上是可以探测到的。富挥发分的ploonet在行星中心和铁心轨道演化过程中都受到恒星辐射的显著影响，它们的半径和质量在数百万年的时间尺度内由于大部分物质的升华而发生显着变化。我们估计的光度签名，ploonets可能会产生，如果他们过境的恒星在蒸发阶段，并将它们与嘈杂的光变曲线的已知对象（“克罗尼”恒星和非周期性的尘埃光变曲线下降）。此外，典型的凌日定时变化（TTV）所引起的一个plonet与它的行星的相互作用进行了计算。我们发现，目前和未来的光度测量能力可以检测到这些影响，并将其与附近其他行星相遇产生的影响区分开来。
2019-12-24 astro-ph.EP
Pale Orange Dots: The Impact of Organic Haze on the Habitability and Detectability of Earthlike Exoplanets
烟雾在已知行星的大气中很常见，地球化学证据表明，早期地球偶尔会支持有机烟雾，并对环境和光谱产生重大影响。母星的紫外光谱通过甲烷光化学驱动有机烟雾的形成。我们使用一个一维光化学气候模型来研究太古代地球上分形有机霾的产生，这些地球类似于几种恒星类型的可居住区：现代和早期太阳，AD Leo（M3.5V），GJ 876（M4 V），$ε$ Eridani（K2 V）和$σ$ Bootis（F2 V）。对于类太古代的大气层，行星轨道上的恒星具有最高的紫外线通量不会形成烟雾，因为形成了光化学氧自由基，破坏了烟雾的前体。有机烟雾通过紫外线屏蔽和表面冷却影响行星的可居住性，但这种冷却在M矮星周围最小化，其能量以有机烟雾相对透明的波长发射。我们生成光谱以测试雾度的可检测性。詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到的GJ 876行星的10次凌日中，与无霾行星相比，霾使波长为$<$ 2.5 $μ$ m 2-10 $σ$的气体吸收特征变浅，甲烷和二氧化碳在$>$ 5 $σ$可以检测到。雾度吸收特征可以在接近6.3 $μ$ m的5 $σ$处检测到，但是需要更高的信噪比来区分雾度与相邻的吸收体。如果使用日冕仪10米级紫外-可见-近红外望远镜在10秒差距处对行星进行直接成像，那么在$>$ 12 $σ$上将在200小时内强烈探测到紫外-蓝色烟雾吸收特征。
2017-02-09 astro-ph.EP
Planet Detectability in the Alpha Centauri System
我们使用超过十年的径向速度测量$α$ Cen A，B和Proxima Centauri从HARPS，CHIRON和UVES来识别行星的$M \sin i$和轨道周期，如果它们存在的话，可能已经被检测到。在质量周期网格中的每个点，我们以现有数据的精度和节奏对模拟开普勒信号进行采样，并评估信号可能仅由噪声产生的概率。现有数据将经典定义的宜居带中的探测阈值放置在$α$ Cen A的大约53 M $_{\oplus}$的$M \sin i$，$α$ Cen B的8.4 M $_{\oplus}$，以及Proxima Centauri的0.47 M $_{\oplus}$。此外，我们还研究了数据中系统误差或“红噪声”的影响。白噪声和红噪声模拟的比较突出了径向速度的准周期性变化，这可能是由系统误差，光球速度信号，或行星信号。例如，红噪声模拟在比邻星b的周期处显示出高于白噪声模拟的峰值。我们还对半人马座$α$恒星的化学成分进行了光谱分析。这些恒星具有超太阳的金属丰度，其C/O和Mg/Si的比值与太阳相似，这表明$α$ Cen系统中的任何小行星都可能与我们的类地行星在成分上相似。虽然$α$ Cen A和B的小的投影分离目前阻碍了极精确的径向速度测量，但角分离现在正在增加。到2019年，$α$ Cen A和B将成为更新多普勒行星调查的理想目标。
2017-11-16 astro-ph.EP
Extreme exomoons in WASP-49 Ab: dynamics and detectability
本研究通过N体模拟和半解析方法，评估了WASP-49Ab周围潜在卫星在行星扁率、相对论效应和伴星摄动下的稳定性，发现近洛希极限、低偏心率近轨道的卫星更稳定，为该行星系外卫星探测提供了动力学依据。
2025-01-10 astro-ph.EP
Rotation of planet-harbouring stars
恒星的自转速率对任何围绕恒星运行的行星的可探测性、特征和稳定性都有重要的影响。本章首先简要介绍恒星自转，然后介绍测量行星宿主恒星自转周期的方法、影响恒星自转速率演化的因素、基于自转的恒星年龄估算、并概述了所观察到的恒星与行星的旋转特性的趋势。
2017-08-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Anglo-Australian Planet Search XXIV: The Frequency of Jupiter Analogs
我们提出了更新的模拟木星类似物的可探测性的17年英澳行星搜索。在冰线以外的形成位置附近保持的类彗星行星的出现率是限制行星形成细节所必需的关键数据。这也是至关重要的，在我们的追求，以充分了解如何常见（或罕见）行星系像我们自己的银河系。从202个太阳型恒星的样本，并校正不完善的检测逐星的基础上，我们得出的频率为$6.2^{+2.8}_{-1.6}$ %的巨行星的轨道从3-7 AU。当使用一致的定义“木星模拟”时，我们的结果与其他传统径向速度调查的结果一致。
2016-01-20 astro-ph.EP
The Detectability and Characterization of the TRAPPIST-1 Exoplanet Atmospheres with JWST
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）将首次提供机会以足够的精度来表征类地系外行星，以识别高平均分子量的大气，而TRAPPIST-1的七颗已知的过境地球大小的行星是特别有利的目标。为了帮助社区准备JWST，我们使用TRAPPIST-1系外行星的合理海洋损失和可居住环境的模拟，并测试所有明亮物体时间序列光谱模式和所有MIRI测光过滤器的模拟，以确定使用传输和发射观测进行大气检测和表征的最佳观测策略。我们发现，透射光谱与NIRSpec棱镜是最佳的检测地球，含二氧化碳的大气，可能在不到10个过境的所有七个TRAPPIST-1行星，如果他们缺乏高海拔气溶胶。如果TRAPPIST-1行星拥有类似金星的H2SO 4气溶胶，则可能需要多达12倍的凌日才能探测到大气层。我们提出了最佳的仪器和观测模式，在一个给定的陆地大气中的单个分子物种的检测和观测策略，用于区分进化状态。我们发现，水可能是令人望而却步的难以检测金星和可居住的大气层，由于其存在于大气中的传输光谱较低的敏感性。虽然生物O2和O3的存在将是非常具有挑战性的检测，从过去的海洋损失非生物产生的氧气可能是可检测的所有七个TRAPPIST-1行星通过O2-O2碰撞引起的吸收在1.06和1.27微米，或通过近红外O3功能的外部三个行星。我们的研究结果构成了一套假设的性质和可探测性的高度进化的陆地系外行星的大气，可以测试与JWST。
2019-05-17 astro-ph.EP
The Detectability of Rocky Planet Surface and Atmosphere Composition with JWST: The Case of LHS 3844b
JWST将首次使类地系外行星的光谱表征成为可能。描述这类行星的一个挑战是，我们无法先验地知道它们是否拥有光学厚的大气层，甚至是任何大气层。但这一挑战也带来了一个机会--探测太阳系外世界表面的潜力。这项研究探讨了用JWST表征类地系外行星大气和表面的可行性，以LHS 3844 b为测试案例，因为它是行星中信噪比最高的岩石热发射目标，这些行星足够冷，具有非熔融表面。我们对行星排放进行了建模，包括大气和地表的光谱信号，并探索了与Kreidberg等人（2019）对LHS 3844 b的现有斯皮策4.5 $μ$ m测量一致的所有场景。总之，我们发现了一系列合理的表面和大气，这些表面和大气在观测值的3 $σ$范围内-允许反射率较低的富金属、铁氧化物和玄武岩成分，如果包括$\gtrsim$ 100 ppm的近红外吸收剂，则大气的最大厚度限制为1 bar。我们进一步对地表和大气的可观测性进行了预测，对模拟的JWST数据进行了贝叶斯检索分析，发现少量的日食观测数据（~3）就足以区分地表和大气特征。然而，表面信号可能会使其更难放置精确的限制，对丰富的大气物种，甚至可能错误地诱导弱H $_2$ O检测。
2022-07-18 astro-ph.EP
The Detectability of Earth's Biosignatures Across Time
在过去的二十年里，在探测系外行星方面取得了巨大的进展。目前，我们已经发现了数百颗地球大小的行星，其中有几颗位于恒星的宜居带内。在未来几年中，工作将集中在这些行星及其大气层的特征描述上，以试图检测生物特征的存在。然而，即使我们发现了第二个地球，它也不太可能呈现出与现在地球相似的演化阶段。我们的星球在大约4.5 Ga前形成以来，远不是静止的，相反，在这段时间里，它经历了大气成分、温度结构、大陆分布，甚至是生活在其中的生命形式的变化等多方面的变化，所有这些变化都影响了从天文学距离上看地球的整体性质。因此，不仅要描述地球今天的可观测量，而且要描述不同时期的可观测量。在这里，我们回顾了地球的全球平均性能随时间的可探测性。这包括大气成分和生物特征，以及可以被解释为可居住性（生物群落）的表面特性。由此产生的图像是，真正明确的生物特征只能在地球历史的1/4左右被检测到。剩下的时间里，我们依赖于可探测的生物群，这些生物群只能建立一个给定行星上存在生命的统计可能性。
2018-02-23 astro-ph.EP
Testing the Detectability of Extraterrestrial $\mathrm{O}_2$ with the ELTs using Real Data with Real Noise
未来的极大望远镜（ELT）预计将成为使用高色散光谱探测太阳系外行星大气层的强大工具，有可能探测到在附近经过的类地行星中的分子氧，晚型恒星。到目前为止，模拟集中在光学7600毫安波段的氧气使用合成噪声分布。在本文中，我们建立在以前的工作，预测在附近，温带行星的分子氧的可探测性，通过使用档案，时间序列数据的Proxima Centauri从高色散UVES光谱仪上ESO的甚大望远镜（VLT）。最明亮的凌日M矮星预计比Proxima暗25倍，这一因素类似于VLT和未来ELT之间的聚光能力差异。通过将合成氧透射信号注入UVES数据，可以在存在具有真实噪声特性的真实数据的情况下研究$\mathrm{O}_2$的可探测性。校正相对较低的吞吐量（$\sim$ 4%）的Proxima光谱的假设20%的吞吐量的高色散摄谱仪在欧洲ELT，我们发现，分子氧签名的地球孪生过境附近（$d \approx 7 \,\mathrm{pc}$）M5 V星可以检测到在20-50过境（共70-175小时的观测时间）。使用更真实的模拟进行的这一估计接近先前的预测。增加仪器吞吐量的新概念可以进一步减少需要进行此类观察的时间跨度。
2019-01-08 astro-ph.EP
