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
Sulfur in the Giant Planets, their Moons, and Extrasolar Gas Giant Planets
本文综述了气态巨行星及其卫星的硫化学，涵盖H2S光化学、Io火山硫循环、冰冷卫星表面辐射分解及地下海洋的硫酸盐形成机制，并指出天王星和海王星卫星硫化学研究空白。
2024-10-14 astro-ph.EP
Deciphering Spectral Fingerprints of Habitable Extrasolar Planets
在本文中，我们将讨论如何读取行星的光谱，以评估其可居住性并寻找生物圈的特征。经过十年的巨大系外行星探测，观测技术现在已经能够找到可能适合居住的小于10 MEarth的行星（所谓的超级地球）。我们如何描述这些行星并评估它们是否适合居住？太阳系外行星搜索的新领域已经显示出将天体物理学、化学、生物学和地球物理学的研究结合成一种新的、令人兴奋的跨学科方法来理解我们在宇宙中的位置的非凡能力。第一代任务的结果很可能会导致一个惊人的范围内的不同行星，将设置行星形成，进化以及我们的星球在一个整体的背景下。
2010-03-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
Tables of phase functions, opacities, albedos, equilibrium temperatures, and radiative accelerations of dust grains in exoplanets
越来越多的观测证据表明，在太阳系外行星的大气层和/或彗星状尾巴中存在冷凝物。因此，系统和均匀的尘埃特性表是有用的，以促进进一步的观测和理论研究。在本文中，我们提出的非各向同性相函数，非对称性参数（平均余弦散射角），吸收和散射不透明度，单次散射的散射率，平衡温度和辐射加速度的尘埃颗粒有关的太阳系外行星的计算和分析。我们的假设包括球形晶粒形状，Deirmendjian粒度分布，和米氏理论。我们考虑几个物种：钙钛矿、铁含量为0和50%的橄榄石、铁含量为0、20和60%的辉石、纯铁、两种不同温度下的碳、水冰、液态水和氨。所呈现的表格涵盖0.2至500微米的波长范围和0.01微米至100微米的模态粒子半径。平衡温度和辐射加速度假设照射的非黑体光源的温度从7000 K到700 K看到立体角从2 $π$到$10^{-6}$ sr。该表提供给社会连同一个简单的代码，允许一个可选的，有限的，角尺寸的光源（星）的相位函数。
2015-11-16 astro-ph.EP
The Influence of Galactic Cosmic Rays on Ion-Neutral Hydrocarbon Chemistry in the Upper Atmospheres of Free-Floating Exoplanets
宇宙射线可能与形成前生物化学所必需的挥发物有关。我们探索宇宙射线在氢为主的大气中的影响，作为一个概念证明，离子中性化学可能是重要的氢为主的大气建模。为了实现这一点，我们利用Monte Carlo宇宙线输运模型的粒子能量为$10^6$ eV $< E < 10^{12}$ eV，以研究宇宙线增强的自由电子在亚恒星大气中。离子中性化学，然后应用到一个自由浮动的巨大气体行星的漂移凤凰模型。我们的研究结果表明，在高层大气中的离子中性化学的激活显着提高了各种物种的形成率，我们发现，C $_2$ H $_2$，C $_2$ H $_4$，NH $_3$，C $_6$ H PDMATHAMR和可能的C $_{10}$ H在高层大气中，因为宇宙射线增强。我们的研究结果表明，宇宙射线化学和在各种太阳系外行星的高层大气中观察到的薄雾之间存在潜在的联系。简要讨论了化学电离反应，因为它们可以提高云层中的电离度。
2013-12-04 astro-ph.EP
Evidence Against an Edge-On Disk Around the Extrasolar Planet 2MASS 1207 b and a New Thick Cloud Explanation for its Under-Luminosity
自从发现第一个直接成像的行星质量天体2 MASS 1207 b以来，有几项工作试图解释其观测到的温度和光度之间的差异。根据已知的年龄、距离和光谱型，2 MASS 1207 b的亮度比棕矮星/巨行星演化的标准模型低约10倍（约2.5 mags）。在本文中，我们研究了2 MASS 1207 b的低光度的三种可能的来源。首先，我们研究了Mohanty等人（2007）的假设，即一个近边盘可能是2 MASS 1207 b光度不足的原因。我们的结论是，该假设是不太可能的，因为缺乏可变性看到多历元测光和不必要的，由于越来越多的样本下发光的棕矮星/巨型系外行星，不能解释的边缘盘。接下来，我们测试了类似的可能性，即尘埃的球形壳可以解释2 MASS 1207 b的亮度不足。包含足够尘埃的模型可以产生约2.5 mags的消光，放置在合理的半径上，被我们新的Gemini/T-ReCS 2 MASS 1207 b的8.7微米光度上限排除在外。最后，我们研究了2 MASS 1207 b本质上比通常使用的AMES-DUSTY更冷的可能性，因此它实际上并不发光。Madhusudhan等人（2011年）新的厚云模型网格很好地拟合了2 MASS 1207 b的1-10微米SED，但它们并不完全符合其近红外光谱。然而，我们认为，通过一些“调整”，它们可能能够同时再现2 MASS 1207 b的光谱形状和光度。在这种情况…
2011-03-09 astro-ph.EP
Detection opportunity for aromatic signature in Titan s aerosols in the 4.1 to 5.3 micron range
卡西尼/惠更斯飞行任务提供了关于土卫六上层大气化学的新见解。卡西尼号在高空探测到的大分子和离子（大于100 amu）的存在是没有预料到的，并质疑了关于气溶胶形成途径的原始假设。从最近的实验室研究，它已被证明，包括微量的芳香族物质极大地影响气溶胶形成的化学和诱导气溶胶的性质的可观察到的变化。在目前的工作中，我们专注于最简单的含氮芳香族化合物，吡啶（C5 H5 N），土卫六的气溶胶类似物的红外特征的影响。我们在冷等离子体放电中引入初始气体混合物：（i）N_2-C_5H_5N（100%/250 ppm），（ii）N_2-CH_4-C_5H_5N（99%/1%/250 ppm），（iii）N_2-CH_4（99%/1%）。然后通过中红外光谱分析所产生的材料，本文称为托林。当在放电中加入吡啶时，所产生的托林在4.1-5.3微米（1850-2450 cm-1）光谱区域中呈现芳香族特征，这归因于芳香族C-H面外弯曲振动的泛音。我们还观察到的腈和异腈吸收带的光谱位移与包括在气体混合物中的吡啶。这些结果有助于研究卡西尼/VIMS仪器在土卫六1-5微米红外窗口获得的数据
2018-07-18 astro-ph.EP
Thermochemistry and Photochemistry in Cooler Hydrogen Dominated Extrasolar Planets: The Case of GJ436b
介绍了一种新的热化学动力学和光化学模型。我们使用高温双向反应速率进行重要的H、C、O和N反应（最重要的是CH $_4$到CO的相互转化），使我们能够在大气深处纯动力学地实现热化学平衡。这使得从头化学建模的整个大气，从深大气热化学平衡的光化学为主的制度。我们使用我们的模型来探索较冷的（$T_{eff} < 10^3$ K）太阳系外巨行星的大气化学。特别是，我们选择模拟附近的热海王星GJ 436 b，唯一的行星在这个温度制度，光谱测量和化学丰度的估计，现在存在。最近的{ \it Spitzer}测量与检索表明，甲烷被强烈驱动的平衡，并在GJ 436 b的向阳面深度耗尽，而淬灭的一氧化碳是丰富的。这是令人惊讶的，因为GJ 436 b是冷却器比许多严重照射热木星和热有利于CH $_4$，因此需要一个有效的机制来摧毁it. We包括现实的估计紫外线通量从母dM星GJ 436，约束直接光解和光敏耗尽CH $_4$。虽然我们的模型表明，在较冷的系外行星中，在一系列行星金属丰度范围内，可能存在相当丰富的不平衡条件，但我们无法产生CH $_4$大量破坏的条件。一种可能性是在0.01-1巴之间有大量的H原子（它们攻击CH $_4$）的异常来源，但我们还不能确定产生这些热原子的有效方法。
2011-08-03 astro-ph.EP
A New 24 micron Phase Curve for upsilon Andromedae b
我们报告检测到24微米的变化，从行星托管uppermandromedae系统与轨道周期性的系统的最里面的行星，uppermande和b一致。我们发现一个峰谷相位曲线的幅度为0.00130倍的平均系统通量。使用一个简单的模型，两个半球的表面亮度恒定，假设行星半径为木星半径的1.3倍，则行星的温度对比度>900 K，轨道倾角>28度。我们进一步报告了迄今为止观测到的太阳系外行星最大的相位偏移：流量最大值发生在相位0.5之前约80度。如此大的相位偏移很难与目前大多数的大气环流模式相协调。我们在几个重要方面改进了早期对这个系统的观察：（1）对通量校准星的观测表明，MIPS探测器在长时间尺度上稳定在10^-4，（2）我们注意到，由于航天器的运行，背景光会发生系统性变化，因此无法将该背景光用作通量校准星（恒星通量测量以上的背景没有类似的影响），（3）我们校准流量变化与恒星的运动MIPS探测器。对我们以前观测到的这个系统的重新分析与我们的新结果是一致的。
2010-08-02 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
Lightning Chemistry on Earth-like Exoplanets
我们提出了一个模型的闪电冲击诱导的化学，可以适用于大气中的任意H/C/N/O化学，因此为太阳系外行星和褐矮星。该模型结合了流体力学和STAND 2015动力学气相化学。对于与当代地球类似的系外行星，我们的模型预测的NO和NO2产量与观测结果一致。我们预测了在40 km处的NO ~ 1 e-3和40 km以下的NO ~ 2 ~ 1 e-4的闪电冲击之后不久的风暴期间的高度依赖的混合比，其中O3减少到痕量（<<1 e-10）。对于一个类似地球的系外行星，其大气层以CO2/N2为主，整个表面都有非常强烈的雷暴，我们预测NO，NO2，O3，H2O，H2的量会发生显着变化，并预测C2 N的丰度。我们发现，对于早期地球，O2是由闪电形成的大量，但迅速处理的光化学，与以前的工作一致的闪电。预测持续性全球雷暴的影响是显著的，主要是由于NO2，最大的光谱特征出现在~3.4 μm和~6.2 μm。透射光谱内的特征约为1 ppm，因此不太可能用JWST检测到。根据其光谱特性，C2 N可能是具有N2/CO2大体积大气的类地系外行星闪电的关键示踪剂，除非被未知的化学反应破坏。
2017-04-25 astro-ph.EP
Exoplanetary Atmospheres - Chemistry, Formation Conditions, and Habitability
描述太阳系外行星的大气是太阳系外行星科学的新前沿。过去二十年的系外行星发现表明，系外行星在轨道和体积特性上非常常见且极其多样。我们现在进入了一个新的时代，我们开始研究系外行星的化学多样性，它们的大气和内部过程，以及它们的形成条件。该领域的最新发展使我们对系外行星大气化学及其形成条件的理解取得了前所未有的进步。我们在目前的工作中审查这些发展。我们详细回顾了迄今为止发现的所有系外行星的大气化学理论，从高度辐射的气体巨星，冰巨星和超级地球，到直接成像的大轨道分离的巨行星。然后，我们回顾了这些不同类型的系外行星大气中的化学物种的观测探测使用不同的方法，包括过境光谱，多普勒光谱，和直接成像。除了化学检测，我们讨论了在确定这些大气中的化学丰度的进展，以及如何使用这些丰度来约束系外行星的形成条件和迁移机制。最后，我们回顾了最近的理论工作的可居住的系外行星的大气，随后讨论了该领域的未来前景。
2016-04-20 astro-ph.EP
Chemistry of atmospheres formed during accretion of the Earth and other terrestrial planets
我们使用化学平衡和化学动力学计算来模拟通过加热不同类型的碳质、普通和顽火辉石材料释放的挥发物的化学性质作为温度和压力的函数。我们的研究结果预测了地球和其他类地行星吸积过程中释气形成的大气成分。CI和CM碳质耐火材料的放气产生与冲击实验结果一致的富H2O（蒸汽）气氛。然而，其他类型的绝热材料的释气产生由其他气体主导的气氛。普通（H、L、LL）和高铁顽火辉石（EH）材料的除气产生富H2气氛，CO和H2O是第二和第三最丰富的气体。低铁顽火辉石（EL）的脱气产生富含CO的气氛，H2、CO2和H2O是下一个最丰富的气体。CV碳质耐火材料的排气产生富含CO2的气氛，H2O是第二丰富的气体。我们的研究结果预测，在地球和火星的吸积过程中形成的大气可能是富H2的，除非吸积的物质主要是CI和CM的碳质磷灰石材料。我们还预测在高温（1500-2500 K）的吸积大气中有大量的S，P，Cl，F，Na和K。最后，我们的结果可能是有用的解释吸积太阳系外的类地行星的光谱观测。
2009-09-22 astro-ph.EP
Near-Infrared Spectroscopy of the Extrasolar Planet HR 8799 b
[摘要]介绍了太阳系外行星HR 8799 b的2.12 - 2.23 μ m高对比度积分场光谱。我们的观测是用凯克II望远镜上的OSIRIS获得的，并对2.2 μ m的CH4特征进行了采样，这对光谱分类和作为超冷物体的温度诊断是有用的。HR 8799 b的光谱相对来说没有什么特征，只有很少或没有甲烷吸收，也没有类似绝对星等的T矮星所具有的强烈甲烷吸收。总体而言，我们发现HR 8799 b具有与L5-T2一致的光谱型，尽管与大多数场对象相比，它的SED是非典型的。我们使用Hubeny & Burrows，Burrows等人，和埃姆斯-尘埃模型大气网格，其中包括非平衡化学，非太阳金属丰度，以及清晰和多云的变体。没有模型与所有数据一致，但那些具有中间云的模型产生了更好的拟合。最大的差异发生在J波段，在HR 8799 b中受到高度抑制。最佳拟合有效温度范围为1300 - 1700 K，半径范围为~0.3 - 0.5 RJup。这些数值与基于HR 8799 b光度和HR 8799年龄的演化模型得出的数值（800 - 900 K和1.1 - 1.3 RJup）不一致，这种差异可能是由于不完善的大气模型或模型所涵盖的物理参数范围有限。从演化模型推断的低温表明HR 8799 b比场L/T转变天体冷约400 K，进一步证明了L/T转变是重力依赖的。HR 8799 b的光球层异常多尘，光谱型的光度异常…
2010-08-26 astro-ph.EP
Making the Earth: Combining Dynamics and Chemistry in the Solar System
到目前为止，还没有完成的类地行星形成模拟考虑了所产生行星的详细化学成分。虽然许多人考虑了可能的水含量和后期单板成分，但没有人检查过行星的大量元素丰度，作为形成模型的重要检查。在这里，我们报告了这种类型的第一次研究。O'Brien等人（2006年）根据盘平衡研究确定了模拟的类地行星的整体元素丰度。这些丰度与观测到的行星值非常吻合，表明O'Brien等人（2006年）的模型成功地产生了与太阳系的行星在动力学和化学性质方面相当的行星。在目前的模拟中，大量的水被吸积，这意味着类地行星形成“湿”，不需要从其他来源输送大量的水。在平衡控制化学的假设下，生物物种N和C仍然需要被输送到地球，因为它们在形成过程中没有显著的比例增加。行星形成过程产生的太阳光球污染可以忽略不计。假设其他行星系也有类似的污染水平，这反过来又意味着在太阳系外行星系观察到的高金属丰度趋势实际上是原始的。
2009-11-02 astro-ph.EP
Tohoku-Hiroshima-Nagoya planetary spectra library: A method for characterizing planets in the visible to near infrared
目前还没有一个比较不同行星光谱数据的综合框架，但在研究太阳系外行星和太阳系内天体时需要这样一个框架。我们已经进行了观测，以编制一个图书馆的行星光谱的所有行星，一些卫星，和一些矮行星在太阳系，以研究他们的一般光谱和光度性质。在2008年5月和11月期间，我们使用TRISPEC获得了行星的光谱，TRISPEC能够在0.45 - 2.5微米的宽波长范围内同时进行三波段光谱分析，分辨率低（λ/Δ λ为140 - 360）。从光谱对比中可以看出模式。通过分析它们的光谱和光度特性，我们发现可以区分气体行星、土壤行星和冰行星。这些方法可以应用于太阳系外观测使用低分辨率光谱或宽带滤波器。目前的行星光谱图书馆是第一个包含太阳系所有行星观测光谱的图书馆，其基础是同时观测可见光和近红外波长。该数据库将为分析太阳系外行星光谱和校准行星数据集提供有用的参考。
2009-09-15 astro-ph.EP
Secondary Eclipse Photometry of the Exoplanet WASP-5b with Warm Spitzer
我们目前的测光太阳系外行星WASP-5 b在3.6和4.5微米波段所采取的斯皮策太空望远镜的红外线阵列相机的一部分，延长温暖的使命。通过在这两个波长下检查行星二次日食的深度，我们可以对行星的大气压力-温度分布和化学性质进行联合限制。我们在3.6微米和4.5微米波段分别测量了0.197% +/- 0.028%和0.227% +/- 0.025%的二次日食深度。我们的观测结果与显示出炎热白昼的模型最匹配，并且根据我们选择的模型，弱逆温或根本没有逆温。我们测量到的日食中心的平均偏移量为0.078 +/- 0.032小时，转换为ecos（omega）= 0.0031 +/- 0.0013，与圆形轨道一致。我们没有看到任何日食时间变化的证据，可以与以前的凌日研究报告相比。
2013-07-08 astro-ph.EP
Galactic cosmic rays on extrasolar Earth-like planets: II. Atmospheric implications
（摘要）理论论证表明，靠近地球的系外行星可能有微弱的磁场。正如在配套文章（论文I）中所描述的，弱磁场导致高通量的银河宇宙射线到达行星大气的顶部。我们调查的影响，可能会导致从一个高通量的银河宇宙射线在整个大气层和行星表面。本文用空气簇射方法计算了类地大气（以N_2-O_2为主）在银河宇宙射线影响下的大气化学和温度变化。我们评估了大气生物特征分子的产生和破坏率。我们推导出行星的发射和透射光谱，以研究银河系宇宙射线对生物特征可探测性的影响。然后，我们计算得到的表面紫外线通量，表面粒子通量，和相关的等效生物剂量率。我们发现，高达20%的平流层臭氧被宇宙射线质子破坏。行星臭氧层的减少导致加权表面紫外线通量增加两个数量级恒星紫外线耀斑条件下。然而，由此产生的生物有效剂量率太低，不会强烈影响表面寿命。我们还研究了表面粒子通量：对于一个地球大气层的行星，降低磁屏蔽效率可以增加生物辐射剂量率的两倍。对于一个大气层较弱的行星（表面压力为97.8百帕），行星磁场对生物辐射剂量的影响要大得多，最多可改变两个数量级。
2016-03-21 astro-ph.EP
A re-analysis of equilibrium chemistry in five hot Jupiters
结合HST和STIS多仪器数据，使用贝叶斯反演方法重新分析五颗热木星的大气化学，发现Na和K的误判对反演参数无显著影响，为未来引入非平衡化学效应奠定基础。
2023-10-24 astro-ph.EP
Atmospheric Circulation of Eccentric Hot Neptune GJ436b
GJ 436 b是一颗独特的凌日系外行星，是最小和辐射最少的行星之一，拥有偏心轨道。由于其大小、质量和密度，GJ 436 b可能具有与海王星相似的大气金属丰度（太阳丰度的20-60倍），这使其成为研究大气金属丰度对太阳系外行星大气动力学和辐射转移影响的理想目标。我们提出了三维大气环流模型，其中包括现实的非灰色辐射转移的1，3，10，30和50倍太阳大气金属丰度的情况下，GJ 436 b。低金属量模型（1和3倍太阳）显示白天/夜间温度变化不大，高纬度急流很强。相比之下，更高的金属量模型（30和50倍太阳）表现出昼夜温度变化和强烈的赤道急流。从这些模拟产生的光谱和光变曲线表明，在50倍太阳的情况下，轨道相位的依赖性很强，而在1倍太阳的情况下，轨道相位的变化可以忽略不计。这些模型预测的行星/恒星通量比与目前的二次日食测量结果之间的比较支持GJ 436 b的高金属丰度大气（太阳丰度的30-50倍）与不平衡的碳化学。无论GJ 436 b的实际大气成分如何，我们的模型都有助于阐明金属丰度如何影响大范围温暖的太阳系外行星的大气环流。
2010-10-05 astro-ph.EP
Ionisation in atmospheres of brown dwarfs and extrasolar planets VI: Properties of large-scale discharge events
亚恒星大气中的矿物云在各种电荷过程中起着催化剂的特殊作用。如果云是带电的，周围的环境就会被电激活，带电颗粒的集合体就会放电（例如通过闪电），这会显著影响当地的化学物质，创造出类似于早期行星大气中生命的条件。我们注意到，这种闪电放电也有助于大气的电离状态。我们适用于从实验室测量和数值实验漂移凤凰模型大气结果的放电过程的比例律模型的放电的传播向下（闪电）和向上（精灵）通过大气云层。我们评估闪电放电的空间范围和能量。受影响的大气体积（例如温度或电子数的增加）在棕矮星大气中（$10^8 -~10^{10}$ m $^3$）比在巨大气体行星中（$10^4 -~10^{6}$ m $^3$）大。我们的结果表明，在一个事件的总耗散能量是$<10^{12}$ J的所有模型的初始太阳金属丰度。第一次尝试表明闪电对局部气相的影响表明，CH和CH $_2$等小碳水化合物分子的增加是以CO和CH $_4$为代价的。形成尘埃的分子被破坏，云粒子的特性被冻结，除非有足够的时间完全蒸发。我们总结了可能适合观测太阳系外天体闪电的仪器。
2014-01-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Modelling the light-curve of KIC 12557548b: an extrasolar planet with a comet like tail
最近利用开普勒的数据发现了一个具有非常奇特的光变曲线的物体。作者认为，这个物体可能是一个凌日分裂的行星，有一个彗星一样的尘埃尾巴。我们计算的光变曲线的恒星与这样的行星，并考虑到米氏吸收和散射的球形尘埃颗粒的各种大小，假设现实的尘埃不透明度和相函数和有限半径的散射光的来源。行星的光变曲线是使用开普勒前14个季度的长和短节奏观测重新分析的。行星的轨道周期得到改善。我们证明，这个对象的特殊的光变曲线是在协议的想法，一颗行星的彗星一样的尾巴。有一个准周期的长期演化的尾巴的证据。光变曲线有一个显著的凌日前增亮和一个不太显著的凌日后增亮。两者都是由前向散射引起的，并且是颗粒尺寸的强函数。这一特征使我们能够估计尘埃尾部的典型颗粒尺寸（半径）约为0.1-1微米。然而，有迹象表明颗粒尺寸沿尾部变化。较大的颗粒更好地再现运输前增亮和运输核心，而较小的颗粒与出口和运输后增亮更相容。尾部的尘埃密度是与行星距离的急剧下降函数，这表明恒星造成了重大的尾部破坏。我们还认为，“行星”并没有表现出统一的行为，但可能有至少两个组成部分。这种凌日前增亮的光变曲线类似于$ε$ Aur的食中增亮的光变曲线，前向散射在这种食系统中起着重要作用。
2013-05-09 astro-ph.EP
Blue Dots Team Transits Working Group Review
凌日行星系统提供了一个独特的机会来观测约束太阳系外行星内部（半径，成分）和大气（化学，动力学）的拟议模型。地面凌日观测（迄今已知的凌日观测系统有60多个）和多波长分光光度跟踪研究（特别是由哈勃空间望远镜和斯皮策望远镜进行的）取得了巨大成功，为下一代凌日观测项目铺平了道路，这些项目目前正在进行（CoRoT、开普勒）或计划进行。在其母星的宜居带内探测和描述凌日地球大小的行星的可能性似乎迫在眉睫。在这篇文章中，我们简要回顾了凌日技术对太阳系外行星的表征能力，总结了地面和空间凌日搜索计划的最新进展，并说明了行星凌日科学如何符合蓝点的观点。
2009-12-04 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
Wavelength Does Not Equal Pressure: Vertical Contribution Functions and their Implications for Mapping Hot Jupiters
原则上，多波段相位变化使我们能够推断行星的纵向温度分布与其大气层高度的函数关系。例如，3.6微米的发射来自比4.5微米更深的大气层，这是由于在较长波长处的更大的水蒸气吸收。由于热传输效率随着压力的增加而增加，我们预计在3.6微米处的热相位曲线比在4.5微米处表现出更小的振幅和更大的相位偏移;没有观察到这种趋势。在具有3.6微米和4.5微米的全轨道相位曲线的七个热超导体中，所有热超导体在3.6微米处的相位振幅都大于在4.5微米处的相位振幅，而七个热超导体中的四个在3.6微米处表现出更大的相位偏移。我们使用一个三维辐射流体动力学模型来计算HD 189733 b的理论相曲线，假设热化学平衡。该模型表现出温度，压力和波长依赖的不透明度，主要是由碳化学驱动：CO是积极的正面，而CH 4是有利于在较冷的夜侧。因此，红外不透明度在白天和黑夜之间会发生数量级的变化，在特定波长的光球中产生巨大的垂直位移，这将使日食或光谱数据的相位映射复杂化。该模型预测在3.6微米处比在4.5微米处更大的相对相位幅度和更大的相位偏移，与数据一致。我们的模型定性地解释了所观察到的相位曲线，但与目前的热化学动力学模型，预测纬向均匀的大气成分，由于运输的CO从大气的热区域的紧张局势。
2017-11-22 astro-ph.EP
Observations of Exoplanet Atmospheres
对太阳系外行星大气层的详细描述是区分其外层组成的最好希望，也是理解初始组成、化学、动力学和循环以及不平衡过程之间相互作用的唯一希望。近年来，一些领域取得了迅速进展，而另一些领域的发展则较为缓慢和/或受到激烈的争议。这篇文章给出了一个观察者的观点，在下一代观测设施取得相当大的进展之前，对太阳系外行星大气层的当前理解。讨论了过境和直接成像行星的大气过程，包括分子和原子丰度，云的性质，热结构和行星能量收支。在未来，我们可以期待一个持续和加速的新发现流，这将在未来许多年内推动正在进行的系外行星革命。
2015-07-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
Inferring Late Stage Enrichment of Exoplanet Atmospheres from Observed Interstellar Comets
前两个星际天体的发现意味着，平均而言，每颗恒星都通过将这些天体从宿主系统中喷射出来，为银河系的人口贡献了大量的物质。由于散射是一个混沌的过程，因此应该将相当数量的物质注入到每个系统的内部区域。对于向内运动并与行星相互作用的彗星，这封信估计了作为行星质量和轨道参数函数的吸积或向外散射的物质的比例。这些计算表明，行星的逃逸速度小于其当前的轨道速度将有效地吸积彗星。我们估计了当前太阳系外行星普查成员的吸积效率，并发现行星种群，包括但不限于热和温暖的彗星，次海王星和超级地球，可以有效地捕获彗星。这种彗星富集可能对形成后的大气成分和化学产生重要影响。因此，未来对星际彗星的探测和成分测量将提供对可能富集太阳系外行星子群的物质的直接测量。最后，我们估计的效率，这种富集机制的太阳系外行星，将观察与$\textit{James Webb Space Telescope}$（JWST）。随着JWST目前的运作和这些观测即将到来，它是至关重要的，以调查如何从星际彗星类似物的浓缩可能会影响解释系外行星大气成分。
2022-06-15 astro-ph.EP
Resolved imaging of an extrasolar radiation belt around an ultracool dwarf
本文通过高分辨率成像解析了超冷矮星LSR J1835+3259的射电辐射，发现其呈双瓣轴对称结构，类似木星辐射带，并估计电子能量约15 MeV，为系外辐射带的存在提供了直接证据。
2023-03-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Ionisation in atmospheres of Brown Dwarfs and extrasolar planets III. Breakdown conditions for mineral clouds
在地球、木星和土星的多云大气中直接检测到放电，金星的放电是有争议的，而我们太阳系中的海王星和天王星则是间接推断的。精灵（和其他类型的瞬态发光事件）只在地球上被发现，理论上预测木星，土星和金星。云的形成是在超冷大气中的一种常见现象，例如在棕矮星和太阳系外的行星大气中。云粒子可能携带大量电荷，这些电荷可能通过单个云粒子之间的小尺度过程（云内放电）或云之间的大尺度过程（云间放电）触发放电事件。我们研究了静电击穿特征，例如临界场强和每个表面的临界电荷密度，以证明在哪些条件下矿物云会经历放电事件，从而可能触发或导致零星的X射线发射。我们应用我们的动力学尘埃云形成模型，这是漂移凤凰模型大气模拟的一部分。我们提出了第一次调查的依赖性的崩溃条件在褐矮星和巨型气体系外行星上的本地气相化学，有效温度和原始气相金属丰度。我们的研究结果表明，不同的云内放电过程占主导地位，在不同的高度内的矿物云：当地的冠状（尖端放电）和小规模的火花在云的底部区域的气体密度是高的，和流动放电和大规模的火花，附近，可能以上，云顶。电离的热程度和云粒子数密度的比较使我们能够提出放电将在行星大气中发生的效率。
2013-01-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Comparative Study of Atmospheric Chemistry with VULCAN
我们对开源光化学动力学代码VULCAN（Tsai et al. 2017; https：//github.com/exoclime/VULCAN）进行了更新，以包括C-H-N-O-S网络和光化学。其他新的功能是平流输送，冷凝，各种边界条件，和温度依赖的紫外线截面。首先，我们通过比较Moses等人（2011），Venot等人（2012）和VULCAN之间的HD 189733b模型来验证我们的热木星大气的光化学模型，以诊断可能的差异来源。其次，我们建立了一个从对流层深层到平流层上层的木星模型来验证低温动力学。我们的模型再现碳氢化合物与观测一致，冷凝方案成功地预测了水和氨冰云的位置。结果表明，垂直平流可以调节大气深层氨的局部分布。第三，我们通过模拟地球来验证氧化大气的模型，并与观测结果一致。最后，VULCAN被应用于四个太阳系外巨行星的代表案例：WASP-33b，HD 189733b，GJ 436b和51 Eridani b。我们研究了WASP-33 b的C/O比和钛/钒物种的化学性质的影响;我们重新审视了HD 189733 b的硫和碳凝结的影响;探索了GJ 436 b的内部加热和垂直混合（$K_{\textrm{zz}}$）的影响;我们用S $_8$凝结物测试了51 Eridani b的最新行星性质。我们发现硫可以与碳或氮结合，并影响其他物种，如氢，甲烷和氨。在光化学烟雾前体的合成光谱…
2021-10-07 astro-ph.EP
First Light LBT AO Images of HR 8799 bcde at 1.65 and 3.3 Microns: New Discrepancies between Young Planets and Old Brown Dwarfs
作为唯一直接成像的多行星系统，HR 8799提供了一个并行研究多个行星物理特性的独特机会。在本文中，我们图像的HR 8799行星的所有四个H波段和3.3微米的新的LBT自适应光学系统，PISCES和LBTI/LMIRCam。我们的图像提供了一个前所未有的系统视图，使我们能够获得H和3.3$微米测光的最里面的行星（第一次），并提出了一个假设的第五个同伴的存在强上限。我们发现，所有四颗行星都在3.3微米处出乎意料地明亮，而用于场棕矮星的平衡化学模型预测行星应该在3.3微米处暗淡，因为CH 4不透明。我们试图模拟具有厚云，非平衡化学气氛的行星，但发现去除CH 4以适应3.3微米测光增加了预测的L'（3.8微米）通量，这与观测结果不一致。为了拟合HR 8799行星的SED，我们构建了多云大气的混合物，旨在代表被不同不透明度的云覆盖的行星。在这种情况下，低不透明度的区域看起来又热又亮，而高不透明度的区域看起来很暗，类似于木星和L/T过渡棕矮星上的片状云结构。我们的混合云模型重现了所有可用的数据，但自洽模型仍然需要证明其可行性。
2012-04-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
Thermal Emission and Tidal Heating of the Heavy and Eccentric Planet XO-3b
我们在斯皮策太空望远镜的四个IRAC波段上测定了重偏心行星XO-3b与其母星的流量比：在3.6微米处为0.101% ± 0.004%，在4.5微米处为0.143% ± 0.006%，在4.5微米处为0.101% ± 0.006%，在4.5微米处为0.101% ± 0.004%。在5.8微米时为0.134% ± 0.049%，在8.0微米时为0.150% ± 0.036%。在3.6微米、4.5微米、5.8微米和8.0微米通道中，通量比分别在具有热逆平流层的XO-3b模型的[-2.2，0.3，-0.8，-1.7]-sigma范围内。XO-3b的亮度很高（Fp ~（1.9 - 4.2）x 10^9 ergs cm^-2 s^-1），因此我们认为它会发生逆温现象，我们也确实观察到了这种现象。当与其他行星的现有数据相结合时，大气温度逆温的存在与亚恒星通量之间的相关性不足以解释为什么一些高日射行星如TrES-3没有平流层逆温，而一些低日射行星如XO-1b却有逆温。次要因素，如硫化学，大气金属含量，平流层宏观混合量，甚至动力学天气效应可能会发挥作用。利用二次食定时质心，我们确定XO-3b的轨道偏心率为e = 0.277 +- 0.009。XO-3b的模型半径-年龄轨迹表明，至少需要一定量的潮汐加热来膨胀XO-3b的半径，并且行星的潮汐加热参数被限制为Qp < 10^6。
2010-01-13 astro-ph.EP
High Metallicity and Non-equilibrium Chemistry in the Dayside Atmosphere of hot-Neptune GJ 436b
我们提出了一个详细的分析，热海王星GJ~ 436 b的昼侧大气，根据最近的斯皮策观测。我们报告的统计约束的热和化学性质的行星大气，研究各种分子物种之间的相关性，并讨论方案的平衡和非平衡化学在GJ 436 b。我们用一维逐线辐射转移程序模拟大气，参数化了分子丰度和温度结构。我们使用马尔可夫链蒙特卡罗方法探索了10^6个模型的模型参数空间。我们的研究结果包括以前的研究结果，表明甲烷的缺乏，过剩的CO和CO2，和H2O的略有不足，相比，与太阳能金属丰度的平衡化学。各物种的浓度高度相关。我们的最佳拟合和最合理的约束条件要求CH 4混合比为1.0E-7至1.0E-6，CO >= 1.0E-3，CO2 ~ 1.0E-6至1.0E-4，H2O <= 1.0E-4;较高的CH 4需要更高的CO和CO2。基于平衡和非平衡化学的计算，我们发现观测到的丰度可以用高金属丰度（~ 10倍太阳）和Kzz ~ 10^6 - 10^7 cm ^2/s的垂直混合的组合来解释。推断的金属丰度比已知与太阳金属丰度一致的宿主恒星的金属丰度更高。我们的限制排除了GJ 436 b的昼侧逆温。我们强调，在这项工作中报告的限制，关键取决于在两个斯皮策通道在3.6微米和4.5微米的观察。未来用温暖的斯皮策和詹姆斯韦伯太空望远镜进行的观测对于改善目前对GJ 436 b昼侧大气中碳物种丰度的限制将是极其重要的。
2011-02-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Clouds and Hazes in Exoplanet Atmospheres
云和霾在太阳系行星的大气层中很常见，在太阳系外行星的大气层中也很可能无处不在。云影响行星大气的各个方面，从辐射的传输到大气化学，再到动力学，它们影响--如果不是控制--诸如地面温度和可居住性等方面。在这篇评论中，我们的目的是提供一个介绍的作用和性质的云在系外行星大气。我们认为云在影响行星的光谱以及它们的可居住性和可探测性方面发挥的作用。我们简要地总结了云是如何在陆地气候模型中处理，并考虑到目前为止已经采取了更简单的方法来模拟系外行星云，我们也审查的证据。由于云在某些类褐矮星的大气中起着重要作用，我们也简要地讨论了褐矮星云的建模。我们还审查了云粒子的散射和消光效率可能是近似的小颗粒和大颗粒的某些限制情况下，以促进物理理解。由于云在行星大气中扮演着如此重要的角色，云模型很可能被证明是我们解释未来太阳系外行星观测能力的限制因素。
2013-01-23 astro-ph.EP
Chemistry of Temperate Super-Earth and Mini-Neptune Atmospheric Hazes from Laboratory Experiments
很少有实验工作来探索在与外太阳系或早期地球的大气成分或温度非常不同的大气中形成的光化学烟雾的性质。随着太阳系外行星的发现数量达到数千，这个未开发的相空间值得探索。这项研究提出了测量的化学性质的烟雾颗粒产生的实验室模拟系外行星大气。我们使用甚高分辨率质谱仪测量大气室实验中产生的固体颗粒的化学成分。检测到许多复杂的分子种类，其化学通式为C $_w$ H $_x$ N $_y$ O $_z$。我们检测的数据，包括单糖甘油醛，各种氨基酸和核苷酸碱基，和几个糖衍生物的分子式的益生元的利益。此外，实验性的系外行星霾类似物表现出不同的溶解度特性，这为进一步了解超级地球和迷你海王星大气中光化学霾的化学或物理变化的可能性提供了见解。这些系外行星模拟粒子可以帮助我们更好地了解化学大气过程，并提出遥远世界原位大气生物前化学的可能来源。
2020-04-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
Electron densities and alkali atoms in exoplanet atmospheres
本文详细研究了太阳系外巨行星中碱金属原子的性质，着重讨论了它们在产生大气自由电子密度中的作用，以及它们对凌日深度观测的影响。我们把我们的研究集中在HD 209458 b的情况下，我们表明，光电离产生一个大的电子密度在中间的大气中，是约两个数量级大于预期的密度从热电离。然而，我们的纯光化学计算导致K的过境深度比这颗行星的观测深度大得多。即使考虑碱金属原子的分子化学和激发态化学的作用，这一结果也不会改变。相比之下，系外行星XO-2 b的模型结果与现有的观测结果吻合得很好。考虑到这些结果，我们讨论了其他可能的情况，如元素丰度的变化，温度分布的变化，以及可能存在的云，这可能解释所观察到的HD 209458 b碱性。我们发现，这些方案中的大多数不能解释的观测，除了在特定条件下的异质源（即云或气溶胶），但我们也注意到现有的观测之间的差异。
2014-10-29 astro-ph.EP
Simulations of Flare Chemistry in Brown Dwarf Companions to Active M Dwarfs
该研究通过修改VULCAN和HELIOS代码，模拟褐矮星大气对超级耀斑的响应，发现耀斑可显著改变化学丰度，但变化短暂，主要通过高分辨率光谱观测到H2O光解和CO2增强。
2025-09-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Mapping Clouds and Terrain of Earth-like Planets from Photometric Variability: Demonstration with Planets in Face-on Orbits
我们开发了一种年散射光变曲线的反演技术，以绘制一个面对轨道的系外行星的二维轨道图。作为未来观测太阳系外类地行星的试验台，我们应用这种映射技术模拟光变曲线的模拟地球孪生在一个面对圆形轨道的距离为10 pc。复原的云图的一个主要特征是追踪云的年平均分布。为了提取其他地物类型的信息，我们尝试通过两个波段的差值来减少云信号。我们发现，0.8-0.9和0.4-0.5微米波段的反射率差反演大致恢复了大陆分布，除了高纬度地区持续覆盖的云和雪。红边（0.8-0.9和0.6-0.7微米）反射率差异的反演强调了赤道附近的植被特征。在有云的情况下，可以在测图的同时估计出行星的赤道度和春分点。我们的结论是，散射光的光度变化将是一个强大的手段，探索第二个地球的栖息地。
2011-08-23 astro-ph.EP
Rotational spectral modulation of cloudless atmospheres for L/T Brown Dwarfs and Extrasolar Giant Planets
棕矮星的旋转光谱调制（分光光度变化）通常被解释为大气中存在不均匀云层的迹象。本文旨在探讨温度波动在这些光谱调制中的作用。这些波动可以自然地出现在对流大气中，受到非绝热过程的影响，如复杂的化学反应，即最近提出的解释L/T转变的机制：CO/CH 4辐射对流。我们使用1D辐射/对流代码ATMO与ad-hoc修改的温度梯度模型的旋转光谱调制2 MASS 1821，2 MASS 0136，和PSO 318.5-22。对2 MASS 1821、2 MASS 0136和PSO 318.5-22的调制的光谱亮暗比进行建模表明，大多数光谱特性可以单独通过温度变化来再现。此外，不同波长之间的近似反相关变化可以很容易地解释为大气中温度梯度的变化，这是我们期望从CO/CH 4辐射对流解释L/T转变的结果。从一个确切的反相关的偏差，然后可以解释为一个相移类似的热点移动不同的带通在大气中的热超导体。我们的结果表明，云不透明度和温度变化的旋转光谱调制是简并的。探测云的直接光谱特征，例如10微米处的硅酸盐吸收特征，将有助于确认云的存在及其对光谱调制的贡献。未来的研究着眼于具有和不具有硅酸盐吸收特征的物体的光谱调制的差异，可能会给我们一些关于如何区分云不透明度波动和温度波动的见解。
2020-09-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
The imprint of exoplanet formation history on observable present-day spectra of hot Jupiters
行星大气层的组成是由它的形成、演化和现今的日照决定的。因此，行星的光谱可能包含其起源的线索。我们提出了一个“链”的模型，连接到其可观察到的当今光谱的行星的形成。链环节包括（1）行星的形成和迁移，（2）它的长期热力学演化，（3）各种磁盘化学模型，（4）非灰色大气模型，（5）辐射模型，以获得模拟光谱观测与JWST和ARIEL。在我们的标准化学模型中，内盘中的难熔碳是耗尽的，就像太阳系和被太阳系外星子污染的白矮星一样。我们的主要发现是：（1）在形成过程中由微行星撞击产生的包层浓缩决定了热彗星的最终行星大气成分。根据这一发现，我们研究了两种原型形成途径：水冰线内部或外部的形成，分别称为“干”和“湿”行星。(2)“干”和“湿”行星都是富氧的（C/O<1），这是由于固体建筑块的富氧性质。对于标准的碳消耗，“干”行星的C/O比<0.2，而“湿”行星的典型C/O值在0.1和0.5之间，主要取决于笼形物形成效率。只有非标准的磁盘化学没有碳消耗导致富碳的C/O比>1的“干燥”的星球。(3)虽然我们一直发现C/O比<1，但它们仍然有很大的差异。为了将形成历史与特定的C/O联系起来，因此需要更好地理解磁盘化学。
2016-09-10 astro-ph.EP
Detection of H2O and evidence for TiO/VO in an ultra hot exoplanet atmosphere
我们提出了一个初步的过境观测超热（Teq~ 2400 K）的气体巨星expolanet WASP-121 b，使用哈勃空间望远镜宽视场相机3在光谱模式在1.12-1.64微米波长范围内。在行星大气中以高置信度（5.4 sigma）检测到1.4微米的吸水带。我们还重新分析了B，r '和z'过滤器中拍摄的地面光度学光变曲线。相对于近红外波长，在这些光学带通中测量到明显更深的过渡。我们的结论是，高海拔烟雾单独的散射是不可能解释这种差异，而是解释为氧化钛和氧化钒吸收的证据。在1.12-1.3微米的波长范围内也推断出增强的不透明度，这可能是由于氢化铁的吸收。如果得到证实，WASP-121 b将是第一颗在传输中检测到氧化钛，氧化钒和氢化铁的系外行星。后者是M/L矮星中的重要物种，它们的存在可能对大气的整体物理和化学产生重大影响，包括产生强烈的逆温。
2016-04-08 astro-ph.EP
A Next-Generation Exoplanet Atmospheric Retrieval Framework NEXOTRANS for Emission Spectroscopy: New Constraints and Atmospheric Characterization of WASP-69b Using JWST NIRCam and MIRI Observations
本文提出了下一代系外行星大气反演框架 NEXOTRANS 的发射反演模块，结合辐射传输近似与机器学习技术，通过分析 JWST 对 WASP-69b 的观测数据，稳健约束了其大气多组分含量及热结构，显著提升了光谱解释能力。
2025-10-31 astro-ph.EP astro-ph.IM
Warm Ice Giant GJ 3470b. I. A Flat Transmission Spectrum Indicates a Hazy, Low-methane, and/or Metal-rich Atmosphere
我们报告了我们对凌日冰巨星GJ 3470 b大气传输的光谱研究，以及新的凯克/MOSFIRE光谱仪对太阳系外行星观测的第一个结果。我们在2.09-2.36微米的带通和这个波长范围内的六个较窄的波段中测量了RP/Rs = 0.0789 +/- 0.0020的行星/恒星半径比。当与现有的宽带测光相结合时，这些测量排除了化学平衡中的无云大气，假设太阳丰度（5.4 sigma置信度）或中等水平的金属富集（50倍太阳丰度，3.8 sigma），证实了以前的结果，即这些模型不代表冷，低质量，外部照射的太阳系外行星。目前的测量结果与平坦的透射光谱相一致，这表明大气层是由高海拔的云和薄雾，不平衡的化学，意想不到的丰度模式，或大气层是非常丰富的金属（> 200倍太阳）。由于GJ 3470 b的低体积密度设定了行星大气富集度的上限<300倍太阳能，因此大气平均分子量必须<9。因此，如果大气层是无云的，其光谱特征应该是可检测的未来观测。较短波长的凌日观测将为区分各种可能的情况提供最佳机会。我们获得了光谱与GMOS摄谱仪，但这些观测表现出很大的系统不确定性，由于薄，持久的卷云条件。最后，我们还提供了第一个详细的步骤，必要的校准MOSFIRE观测，并提供建议，为未来的观测与该仪器。
2013-08-29 astro-ph.EP
The search for exomoons and the characterization of exoplanet atmospheres
自从1992年和1995年在太阳系外分别发现脉冲星和主序星周围的行星以来，太阳系外行星的研究已经成为天文学中最具活力的研究领域之一。现在已经发现了370多颗系外行星，焦点已经从寻找行星转移到寻找这些外星世界。除了探测这些系外行星的大气层外，部分特征描述过程无疑涉及对系外卫星的搜索。第三章综述了系外行星表征的研究现状。我们专注于过境行星的特性非常接近他们的母恒星，因为他们已经可以探测其大气成分。相比之下，本章的第二部分致力于在太阳系内外寻找地外生命。详细介绍了宜居带的特征和生命存在的标志（生物特征）。在第四章中，我们描述了我们使用IRAC/Spitzer在3.6，4.5，5.8和8.0微米处获得的热木星HD 209458 b的初步凌日观测结果。第五章是专门寻找exoons，我们审查的TTV和TDV信号，它不仅允许识别exoons，但也推导出他们的一些特性的模型。最后，在第6章中，可居住区外卫星周围的各种配置的系外行星系统的开普勒任务或测光的质量大致相同的可探测性进行了研究。我们发现，可居住区的外卫星下降到0.2地球质量可能会被检测到。
2009-10-02 astro-ph.EP
A photochemical model for the carbon-rich planet WASP-12b
热木星WASP-12 b是一颗受到严重辐射的系外行星，在短周期内围绕一颗G 0恒星运行，其金属量是太阳的两倍。最近一项基于斯皮策和地面红外观测的热化学平衡分析表明，只有当行星大气中的碳氧比（$\ctoo = 0.54$）远远大于太阳比时，才能解释大气中$\ch4$的存在和$\h2o$特征的缺乏。在这里，我们使用1-D光化学模型来研究不平衡化学对WASP-12 b大气中观测到的$\h2o, \com, \co2$和$\ch4$丰度的影响。我们考虑两种情况：一种是太阳能$\ctoo$，另一种是$\ctoo = 1.08$。正如预期的那样，太阳事例预测$\h2o$和$\com$比$\co2$和$\ch4$更丰富，而高$\ctoo$模型显示$\com$，C $_{2}$ H $_{2}$和HCN更丰富。这表明来自高$\ctoo$模型的额外碳在烃类中。$\h2o$光解是占主导地位的不平衡机制，改变了太阳$\ctoo$的情况下，在较高的海拔高度的化学，而光解的C $_{2}$ H $_{2}$和HCN是显着的超太阳的情况下。此外，我们的分析表明，$\c2h2$是WASP-12 b大气中的主要吸收体，在1.6和8微米附近检测到的吸收特征可能是由C $_{2}$ H $_{2}$而不是$\ch4$引起的。哈勃太空望远镜的WFC 3可以解决这种差异，因为$\c2h2$的吸收在$1.51 - 1.54…
2011-10-12 astro-ph.EP
On the Cool Side: Modeling the Atmospheres of Brown Dwarfs and Giant Planets
褐矮星或太阳系外巨行星的大气层控制着物体发出的辐射光谱，并调节其随时间的冷却。虽然对这些大气层的研究是根据几十年来模拟恒星和行星大气的经验进行的，但这些物体的独特特征对正演模拟提出了独特的挑战。特别是，由富含分子的大气、分子不透明度谱线列表（有时达到100亿吸收谱线或更多）、多个云形成冷凝物和不平衡化学过程产生的复杂化学过程，所有这些结合在一起，为任何建模工作创造了一个具有挑战性的任务。本文介绍了将这些复杂性纳入一维辐射对流平衡模型的亚恒星物体的过程。我们讨论了基本的数学以及用于模拟物理，化学，辐射转移，和其他相关的理解这些大气过程的技术。审查的重点是大气模式的创建过程，并简要介绍了一些模式预测数据的比较。审查的最后是该领域目前的挑战和对未来的一些评论。
2014-10-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Ice Chemistry Modeling of Active Phase Comets: Hale-Bopp
基于MAGICKAL模型构建海尔-波普彗星固相化学演化模型，模拟奥尔特云冷储存及5次近日轨道，发现冷储存期生成的复杂有机分子丰度不足以解释观测值，表明其主要为原始物质继承。
2024-08-28 astro-ph.EP
Thermal Infrared MMTAO Observations of the HR 8799 Planetary System
我们目前的直接成像观测波长为3.3，3.8（L '，带），和4.8（M带）微米，行星系周围的HR 8799。这三颗行星都在L '被发现。在3.3微米处检测到c和d分量，上限来自M波段观测。这些观测为温暖的巨行星大气提供了有用的限制。我们讨论了HR 8799系统的当前年龄限制，并表明可以排除几个潜在的同生天体与恒星共同运动。并与巨行星大气模型作了比较。包括非平衡化学的模型为c和d的颜色提供了合理的匹配。根据热红外线中观察到的颜色，我们估计b的T_eff < 960 K，c和d的T_eff分别为1300和1170 K。这提供了对有效温度的独立检查，因此来自Marois 2008结果的物体质量。
2010-03-25 astro-ph.EP
Detection of Planetary Emission from the Exoplanet TrES-2 using Spitzer /IRAC
我们在这里介绍的结果，我们的观察TrES-2使用红外阵列相机斯皮策。我们在两次日食期间监测了这个凌日系统，当时行星的辐射被恒星阻挡。在3.6微米、4.5微米、5.8微米和8.0微米处，所得到的通量降低分别为0.127% ± 0.021%、0.230% ± 0.024%、0.199% ± 0.054%和0.359% ± 0.060%。我们发现，这些通量对比度是很好的拟合与T_{eff} =1500 K的黑体光谱，以及由一个更详细的模型谱的行星大气。在所有四个IRAC通道中观察到的行星-恒星通量比可以通过在TrES-2大气中有和没有热逆的模型来解释，尽管具有不同的大气化学。基于热化学平衡的假设，反演模型的化学成分似乎更合理，使其成为更有利的情景。TrES-2也属于高辐射行星的范畴，理论上预测它们会表现出热反转。然而，需要在红外和可见光波长进行更多的观测，以确认该系统中的热反转。此外，我们发现二次日食的时间与之前公布的凌日时间和圆轨道的预期一致。这意味着TrES-2很可能具有圆形轨道，因此不会从非零轨道偏心率的潮汐耗散中获得额外的热能，这是对这颗行星大半径的一种拟议解释。
2009-12-31 astro-ph.EP
Competing chemical signatures in the atmosphere of TOI-270 d: Inference of sulfur and carbon chemistry
该研究利用独立归约的 JWST NIRSpec/NIRISS 数据和 BeAR 框架重新反演 TOI-270 d 大气，支持高平均分子量大气，并给出富硫化学或含卤甲基分子两种难辨情景。
2025-10-05 astro-ph.EP
Detection of Thermal Emission of XO-2b: Evidence for a Weak Temperature Inversion
我们用斯皮策太空望远镜上的IRAC估计太阳系外行星XO-2b与其主星XO-2在3.6、4.5、5.8和8.0微米处的通量比为0.00081 +- 0.00017、0.00098 +- 0.00020、0.00167 +- 0.00036和0.00133 +- 0.00049，分别这些通量为高层大气中的弱逆温提供了初步证据，其确切性质需要通过更长波长的观测来证实。XO-2b的亚恒星通量为0.76 x 10^9尔格·cm^-2·s^-1，位于预测的有和没有高层大气逆温的大气之间的过渡区。
2009-06-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
