Effects of planetary mass uncertainties on the interpretation of the reflectance spectra of Earth-like exoplanets
本研究使用贝叶斯反演框架ExoReL$^\Re$探讨行星质量不确定性对类地系外行星反射光大气表征的影响，发现质量不确定性在10%以内可准确反演含云大气参数，否则会导致主要气体误判并影响宜居性评估。
2025-02-03 astro-ph.EP
Highlights in the Study of Exoplanet Atmospheres
系外行星现在正被大量发现。然而，要了解它们的特性，需要光谱模型和数据。遥感的这些要素可以产生温度、成分，甚至天气类型，但只有在参数检索过程和测量都取得重大改进的情况下。尽管在收集系外行星大气和动力学的限制性数据方面做出了巨大的努力，但可靠的解释往往落后于雄心。我总结了最富有成效的，有时是新颖的，用于探测系外行星大气层的方法，突出了一些最有趣的结果，并提出了各种广泛的理论课题，进一步的工作可以支付显着的红利。
2014-09-25 astro-ph.EP
Toward Reliable Interpretations of Small Exoplanet Compositions: Comparisons and Considerations of Equations of State and Materials Used in Common Rocky Planet Models
Louisiana State University（路易斯安那州立大学）；National Science Foundation（美国国家科学基金会）；Southwest Research Institute（西南研究院）
本文探讨了小系外行星成分解释的可靠性问题，通过比较不同方程状态和矿物组合模型，指出其对行星密度预测的影响，强调了对材料和方程状态的仔细考虑以提高解释的准确性。
2026-01-19 astro-ph.EP
Fundamentals of interior modelling and challenges in the interpretation of observed rocky exoplanets
Carnegie Institution for Science（卡内基科学机构）；University of Oxford（牛津大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Yale University（耶鲁大学）；Geneva University（日内瓦大学）
本文梳理岩质系外行星内部建模的基础方法、约束改进路径与不确定性来源，强调可靠内部模型对解译观测、推进领域研究的核心价值。
2025-11-13 astro-ph.EP physics.geo-ph
A Uniform Determination of the Bulk Metallicities and Alpha Enrichments of Confirmed Exoplanet Systems with TRES
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian（天体物理学中心 | 哈佛与史密森尼学会）；Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院卡弗里天体物理与空间研究所）
本文利用TRES的高分辨率光谱数据，对625颗F、G、K型恒星进行光谱学表征，确定其恒星参数及α富集，揭示金属丰度与系外行星特性之间的联系，并发现低金属丰度恒星可能更易形成巨行星。
2026-05-11 astro-ph.EP
Additional Exoplanet Science Enabled by FINESSE
FINESSE是NASA MIDEX第二阶段的一项任务，将对系外行星大气进行大规模的统一调查，并为比较行星学创建一个统计学上重要的样本。FINESSE的技术能力，由一个研究行星形成和气候机制的科学计划驱动，使更多的系外行星科学在这里介绍。
2018-03-19 astro-ph.EP
On physical interpretations of the reference transit radius of gas-giant exoplanets
两个理论困境涉及气体巨系外行星的透射光谱进行了澄清。当计算作为波长的函数的通过半径时，需要指定对应于参考压力的参考通过半径。在数学上，参考通过半径是积分的常数，其源自对通过深度的积分的评估。物理上，它的解释在文献中有争议。Jordan & Espinoza（2018）认为，光学深度在参考过境半径上是不连续的，并且在参考过境半径以下是无限的。Betremieux & Swain（2017，2018）解释了位于参考过境半径的球面，以表示与不透明云层相关的边界。证明了光学厚度的连续函数是可以找到的，在参考凌日半径以下和参考凌日半径处的光学厚度不需要取特殊或发散的值。在空间上均匀的灰色云与恒定的不透明度的限制，过境弦与光学深度的订单上的团结模仿的存在下，一个“云顶”。虽然位于参考压力处的表面可以模拟灰云的存在，但是更自然的是将这些云的效果包括为不透明度函数的一部分，因为云不透明度可以根据第一原理来计算。目前还不清楚这种模仿如何扩展到由小颗粒组成的非灰色云。
2019-09-27 astro-ph.EP physics.ao-ph
Uniform Modeling of KOIs: MCMC Data Release Notes
开普勒任务使用0.95米口径的天基望远镜连续观测了4年的15万多颗恒星。我们使用开普勒数据对系外行星档案中列出的大多数KOI进行建模和分析。本文件介绍了基于马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）分析的开普勒感兴趣天体（KOI）报告的行星参数和不确定性相关的数据产品。报告的参数、不确定性和数据产品可在NASA系外行星档案馆（http://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/docs/Kepler_KOI_docs.html）查阅。
2015-04-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
Interpretation and diversity of exoplanetary material orbiting white dwarfs
用中等分辨率的光学光谱学观测了9颗金属污染的白矮星，通过与太阳系天体的比较，确定并解释了光球丰度。提出了一种改进的方法，使这种比较，克服了潜在的弱点，以前的分析，与众多的错误来源被认为是突出的限制解释。这些恒星被推断为吸积岩石，挥发性差的小行星材料，起源于分化的机构，符合共识模型。样本中污染最严重的恒星检测到14种金属，似乎是从岩石星子中吸积的物质，其成分类似于地幔，核心成分为少量的铁镍。一些不寻常的丰度是存在的：一颗恒星是强烈的钙耗尽，而其他两个显示钠丰度高于散装地球，推测要么反映多样性的形成条件的源材料，或过去的吸积事件的痕迹。另一颗恒星显示出明显的迹象，吸积在大约500万年前停止，导致镁在光球丰度中占主导地位，因为它具有观测到的元素中最长的扩散时间。观察这种后吸积系统允许约束被放置在模型的吸积过程。
2019-08-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
An ice giant exoplanet interpretation of the anomaly in microlensing event OGLE-2011-BLG-0173
我们分析了微透镜事件OGLE-2011-BLG-0173，它显示了由主透镜引起的微透镜事件结束时的小扰动。我们认为二元透镜和二元源模型，我们探讨他们的退化，其中一些以前没有被承认。有两类二元透镜解，一类质量比为$q\approx4\times10^{-4}$，间距为s~4.6，另一类质量比为q~0.015，间距为s~0.22，即在行星区都有伴星。我们用贝叶斯分析方法寻找解，发现s~4.6族是优解，天王星质量约为4 M，轨道约为10 AU。简并是由于缺乏关于异常的信息而产生的，这表明高节奏的观测对于描述宽轨道微透镜行星是必不可少的。因此，我们预测，计划中的WFIRST微透镜调查将不太容易发生这些退化比正在进行的地面调查。我们讨论了已知的低质量，宽轨道的同伴，我们注意到，对于最大的投影分离的质量比是高（与棕矮星同伴一致）或低（与天王星类似物一致），但中间的质量比（木星类似物在宽轨道上）尚未被检测到，尽管事实上，这样的行星的灵敏度应该高于天王星类似物。因此，这是一个巨大的冰巨大的沙漠在广泛的分离存在的初步证据。另一方面，由于其固有的低检测灵敏度，天王星类似物可能无处不在。
2018-08-14 astro-ph.EP
Effect of the exoplanet magnetic field topology on its magnetospheric radio emission
来自恒星的磁化风撞击系外行星应该会导致无线电发射。根据太阳系中的标度定律，射电辐射应该取决于恒星风、行星际磁场和系外行星磁层的拓扑结构。本研究的目的是计算耗散的功率和随后的无线电发射从不同的拓扑结构的行星际磁场和恒星风扰动的系外行星磁层，以完善的比例尺定律的预测，并准备未来的无线电探测的解释。我们使用磁流体动力学（MHD）代码PLUTO在球坐标系中分析的总无线电发射水平所造成的耗散的动力学和磁（坡印廷通量）能量内的系外行星的磁层。我们应用一种形式主义来推断在系外行星的日侧和磁尾上的系外行星无线电发射的详细贡献。该模型基于类水星条件，尽管研究结果被外推到具有更强磁场的系外行星，提供了无线电发射的下限。预测的耗散功率和由此产生的无线电发射主要取决于系外行星磁层拓扑结构和行星际磁场（IMF）的方向。因此，这颗系外行星昼夜两侧的无线电辐射应该包含了系外行星磁场拓扑结构的信息。此外，如果系外行星磁层的拓扑结构是已知的，无线电发射测量可以用作恒星风的瞬时动态压力，IMF方向和强度的代理。
2018-07-12 astro-ph.EP
Jupiter-like uniform metal enrichment in a system of multiple giant exoplanets
University of California San Diego（加州大学圣迭戈分校）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；IPAC, Caltech（加州理工学院IPAC）；University of Hawaii, Institute for Astronomy（夏威夷大学天文学研究所）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology（加州理工学院地质与行星科学系）
研究发现围绕HR~8799的三颗巨行星在重元素含量上高度富集，暗示其形成过程中高效的固态吸积，与木星和土星的组成相似，表明此类富集现象在更广泛的行星系统中普遍存在。
2026-01-13 astro-ph.EP
Aerosol Composition of Hot Giant Exoplanets Dominated by Silicates and Hydrocarbon Hazes
气溶胶在不同温度、质量和年龄的系外行星的大气中很常见。这些气溶胶强烈影响了对系外行星透射、反射和发射光的观测，模糊了我们对系外行星热结构和组成的理解。了解主要的气溶胶成分将有助于解释系外行星的观测结果，并从理论上了解其大气层。已经提出了各种组合物，包括金属氧化物和硫化物、铁、铬、硫和烃。然而，这些物种对系外行星气溶胶不透明度的相对贡献是未知的。在这里，我们表明，在传输中观察到的巨型系外行星的气溶胶成分主要是由硅酸盐和碳氢化合物。通过约束气溶胶微物理模型与巨大的系外行星传输光谱的趋势，我们发现，硅酸盐占主导地位的气溶胶不透明度以上的行星平衡温度950 K由于低的成核能垒和高元素丰度，而碳氢化合物气溶胶占主导地位低于950 K由于甲烷丰度的增加。我们的结果是强大的行星重力和大气金属丰度的变化范围内的最巨大的过境系外行星。我们预测，在中红外线的凝聚硅酸盐的光谱特征是最突出的热（>1600 K），低重力（<10 m s $^{-2}$）对象。
2020-05-25 astro-ph.EP
Predicting Exoplanetary Features with a Residual Model for Uniform and Gaussian Distributions
Assemi Group, Inc.（阿塞米集团公司）
本文结合 Multivariate Gaussian 与 Uniform Quantile 两种深度学习模型预测7项系外行星特征后验分布，并在2023年 Ariel Data Challenge 中获得第三名。
2024-06-16 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.LG
Jupiter as an exoplanet: UV to NIR transmission spectrum reveals hazes, a Na layer and possibly stratospheric H2O-ice clouds
目前，透射光谱分析是探测系外行星大气化学成分最成功的技术。但这些测量的准确性受到观测限制和可能的大气成分多样性的限制。在这里，我们展示了木星的紫外-可见-红外透射光谱，就好像它是一颗过境的系外行星，通过观察它的一颗卫星，木卫三，同时穿过木星的阴影，在木卫三的日食期间由于大气中存在云（气溶胶）和霾，以及甲烷的强吸收特征，光谱显示出强烈的消光。更有趣的是，与辐射转移模型的比较揭示了一个光谱特征，我们在这里将其归因于木星平流层的结晶H2O冰。Na的原子跃迁也存在。这些结果是相关的巨型凌日系外行星的建模和解释。他们还开启了一项新技术，以探索木星大气层上层的大气成分。
2015-02-07 astro-ph.EP
Understanding the chemistry of temperate exoplanets atmospheres through experimental and numerical simulations
UVSQ Université Paris-Saclay, Sorbonne Université, CNRS（凡尔赛大学巴黎萨克雷大学、索邦大学、法国国家科学研究中心）；ETH University, Center for Origin and Prevalence of Life, Department of Earth and Planetary Sciences（苏黎世联邦理工学院，生命起源与普遍性中心，地球与行星科学系）；ENS-Paris-Saclay（巴黎萨克雷高等师范学校）
通过实验和数值模拟研究温带系外行星大气化学，揭示中性物种形成路径及关键参数影响
2026-01-21 astro-ph.EP
Rapid escape of ultra-hot exoplanet atmospheres driven by Hydrogen Balmer absorption
大气逃逸是解释我们太阳系及其他行星长期演化的关键，也是解释大气测量结果的关键。流体动力学逃逸通常被认为是由行星从其宿主恒星接收的极紫外光子通量驱动的。在这里，我们表明，逃离行星绕热恒星的收益通过一个不同的，但互补的过程：从强烈的近紫外线辐射的恒星，是在光学薄，高海拔大气层的氢激发到较低的状态的巴耳末系沉积其能量。超热的系外行星KELT-9 b可能代表了这种Balmer驱动的逃逸的第一个已知实例。在这种流体动力逃逸的情况下，恒星的近紫外辐射在确定行星质量损失方面比极紫外辐射更重要，而极紫外辐射的不确定性变得不那么重要。此外，我们预测，热恒星周围的气体系外行星可能会经历灾难性的质量损失，当它们的质量小于1- 2木星质量，并且比KELT-9 b更接近时，从而挑战所有大型系外行星对大气逃逸稳定的范式。我们认为，极端逃逸将影响近距离绕热恒星运行的系外行星的人口统计。
2019-10-01 astro-ph.EP
Degenerate interpretations of O$_3$ spectral features in exoplanet atmosphere observations due to stellar UV uncertainties: a 3D case study with TRAPPIST-1e
本研究利用 WACCM6 三维模拟 TRAPPIST-1e，发现恒星紫外通量差异可达5000倍并导致 O$_3$ 柱量及光谱特征显著变化，强调宿主恒星紫外表征对稳健解读系外行星大气的关键作用。
2023-09-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Uniform Reinterpretation of Rocky Exoplanet Secondary Eclipse Observations and the Impact of Stellar and Orbital Uncertainties
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Université de Montréal（蒙特利尔大学）；Planétarium de Montréal, Espace pour la Vie（蒙特利尔天文馆，生命空间）
本文探讨了岩石系外行星次级掩星观测中恒星和轨道不确定性对大气存在判断的影响，提出了一种新的建模框架以提高分析精度。
2026-04-20 astro-ph.EP astro-ph.IM
Beyond the mass-radius plane: Integrated radiative-convective and interior structure simulations of the exoplanet continuum
Institute of Astronomy, University of Cambridge（剑桥大学天文研究所）；Atmospheric Oceanic and Planetary Physics, University of Oxford（牛津大学大气海洋与行星物理系）；Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen（格罗宁根大学卡普坦天文研究所）
本文提出一种整合辐射-对流和内部结构的系外行星模拟框架，揭示了行星包层质量分数与入射辐射通量和大气金属度的退化关系，通过贝叶斯方法提高对系外行星的物理解释。
2026-08-05 astro-ph.EP
Water on Hot Rocky Exoplanets
数据显示，大多数轨道周期为$p$ $<$ 100 d的岩石系外行星（“热”岩石系外行星）形成于富含气体的次海王星，随后失去了大部分的外壳，但这些岩石系外行星是否仍然有大气层是未知的。我们确定了一条路径，通过该路径，轨道周期为10-100天的1-1.7 $R_{Earth}$（1-10 $M_{Earth}$）岩石系外行星可以获得长寿命的10-2000巴的大气，这些大气是H $_2$ O主导的，平均分子量为$>$ 10。这些大气层是在行星从亚海王星演变成岩石系外行星的过程中形成的。由硅酸盐岩浆中的铁氧化物还原而成的H $_2$ O在岩浆中高度可溶，形成溶解的储层，只要H $_2$占主导地位的大气持续存在，就不会损失。大尺寸的溶解储库缓冲H $_2$ O气氛，防止H $_2$分散后的损失。在我们的模型中，一个长寿的，以水为主的大气是一个共同的结果，有效的相互作用之间的星云衍生的大气（峰值大气质量分数0.1-0.6重量%）和氧化岩浆（$>$ 5重量% FeO），其次是大气损失。这一观点预测，大多数轨道周期为10-100天，半径在半径谷下边缘0.1-0.2 $R_{Earth}$范围内的岩石行星仍然保留着H $_2$ O大气层。这一预测即将通过JWST进行测试，并对凌日超级地球的数据解释产生影响。
2021-03-13 astro-ph.EP
Detecting Exoplanets in the Presence of Exozodiacal Dust Profiles
对于系外行星直接探测任务概念，如类地行星探测器或系外行星探测器，来自系外黄道尘埃的光线往往会掩盖图像中存在的任何系外行星。在这种背景下，识别点源的数据分析方法非常简单，传统上是简单地假设外臭氧层是均匀分布的，就像我们当地的黄道背景在几个角秒尺度上是均匀的一样。然而，一个exozodi云的典型大小预计将与典型的系外行星轨道半径相当，或者至少是那些最感兴趣的-“宜居带“范围从0.7-1.5 AU。当直接检测仪器由于成本原因而减小尺寸时，点扩散函数（PSF）变得更宽，使得更难以区分点源与外臭氧虫光的“斑点”。在这种情况下，散粒噪声有限的积分时间可能不够;相反，我们可能需要提高信噪比和/或以后的测量来解决图像数据中的模糊性，识别具有可计算和高置信度的点源，并隔离外臭氧层和系外行星对观测到的光剖面的贡献。我们将研究一些典型的配置文件和一些分析图像数据的方法，目的是构建一个解决这个数据分析问题的方法。
2010-12-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Public Photometry Pipelines for Exoplanets
本文介绍开源工具puppies，用于分析低于现有仪器测光精度的系外行星时间序列观测数据，应对微弱行星信号提取的挑战。
2024-03-29 astro-ph.EP
Atmospheric Dynamics of Hot Exoplanets
过去十年来，对系外行星大气层的定性已经成熟，因为天文技术现在允许测量日冕、化学丰度、温度分布和地图、旋转周期，甚至风速。大气动力学设定密度、温度和速度的背景状态，这些状态决定或影响系外行星大气的光谱和时间外观。热的系外行星最适合这些表征技术;在本综述中，我们专注于高辐射，大型系外行星（“热彗星”），因为天文数据开始面临理论问题。总结了从天文观测中推断的基本大气量。我们通过解决一系列当前问题来回顾最先进的技术，并通过考虑一组单独的探索性问题来展望未来。达到下一个层次的理解将需要共同努力，为基准对象构建多方面，多波长的数据集。了解云是一个巨大的障碍，因为它们将简并引入光谱的解释中，而它们的性质和存在直接受到大气动力学的影响。用这些多方面的、多波长的数据集来对抗大气环流模型将有助于我们理解这些和其他退化。未来十年将见证下一代天文数据的理论和模拟的决定性对抗。
2014-10-10 astro-ph.EP
Advection of potential temperature in the atmosphere of irradiated exoplanets: a robust mechanism to explain radius inflation
受到强烈辐射的系外行星的巨大半径一直是天文学中的一个主要难题。基于一个二维稳态大气环流模式，通过与三维计算的比较，评估其有效性，我们揭示了一个新的机制，即平流的位温由于质量和纵向动量守恒，一个过程发生在地球的大气或海洋。在深度，消失的热通量迫使大气结构收敛到比一维计算获得的更热的温度，这意味着行星的半径更大。计算结果不仅重现了观测到的HD209458b半径，而且还重现了观测到的半径膨胀与凌日行星辐射之间的相关性。因此，由不均匀大气加热引起的位温的垂直平流提供了一个强有力的机制，解释了辐射热彗星的膨胀半径。
2017-04-18 astro-ph.EP
Scaling K2. IV. A Uniform Planet Sample for Campaigns 1-8 and 10-18
我们提供了第一个完整的K2凌日系外行星样本，使用测光活动1-8和10- 1 - 8，通过一个完全自动化的程序。这个同质行星候选目录对于对K2的过境系外行星进行强大的人口分析至关重要。我们确定了747个独特的候选行星和57个多行星系统。在这些候选者中，有366个之前没有被发现，包括一个共振多行星系统和一个有两个短周期气体巨星的系统。通过自动构建该列表，可以量化样本偏差（完整性和可靠性）的测量。我们进行了人工过境信号的光曲线水平注入/恢复测试，发现最大完整性为61%，这是K2数据分析所需的显著去趋势的结果。通过这种操作，我们获得了作为信号强度的函数的检测效率的测量结果，从而能够使用该样本进行未来的人口分析。我们通过测试我们的审查软件EDI-Vetter对倒置的无凌日光变曲线来评估我们的行星样本的可靠性。我们估计91%的行星候选者是真正的天体物理信号，当仅限于FGKM矮恒星星族时，增加到94%。我们还限制污染率从背景食双星小于5%。所提供的目录以及完整性和可靠性测量结果，使K2任务首次在整个观测场进行强有力的系外行星人口统计研究。
2021-09-06 astro-ph.EP
Exoplanet phase curves at large phase angles. Diagnostics for extended hazy atmospheres
在可见光波段，土卫六在大太阳-土卫六-观测者相位角下的亮度明显超过其昼侧亮度。在背面照明附近出现的增亮是由于月球大气层中适度大的烟雾颗粒向前散射入射的阳光。受这种现象的启发，在这里，我们研究了目前已知的系外行星的前向散射，其诊断的可能性，解决它的观测要求，以及潜在的影响。一个解析表达式推导出的星光前向散射的指数大气，考虑到有限的角大小的恒星。我们用这个表达来初步估计这种现象可能有多普遍。基于考虑系外行星能见度的数值计算，我们确定了许多行星与预测出的过境前向散射信号高达百万分之几十的条件下，气溶胶的$>$ 1微米大小的形式在一个扩展的垂直区域附近的光学半径水平。我们建议，现有的光学相位曲线的解释应加以修订，以限制这种现象的强度，可能提供深入了解气溶胶尺度的高度和颗粒大小。对于这里考虑的相对一般的大气，前向散射减少了传输的唯一的过境深度通常小于相当于一个规模的高度。对于短周期的系外行星，恒星有限的角尺寸严重影响了中星时散射到观测者身上的辐射量。
2017-10-14 astro-ph.EP
Observational Techniques With Transiting Exoplanetary Atmospheres
凌日系外行星提供了进入其大气层的详细途径，因为行星的信号可以有效地与其宿主恒星的信号分离。对于过境的系外行星，有三种基本的大气测量是可能的：透射光谱-在过境期间在系外行星边缘检测到大气吸收特征，发射光谱-在二次日食事件期间检测到行星的日侧平均发射，以及相位曲线-在行星围绕其轨道的全球范围内绘制行星的光谱发射。所有这些技术都被证明可以提供从超级地球到木星大小的行星的详细特征信息。在这一章中，我将介绍这些测量的总体背景、历史和方法。一些主要的科学相关的问题也进行了讨论，从广泛的问题有关行星形成和迁移，详细的大气物理学问题如何行星的大气在极端条件下的反应。我还讨论了分析方法和光曲线拟合技术，已开发，以帮助达到极端的分光光度精度所需的，以及如何获得可靠的误差估计，尽管有限的系统误差。作为一个传输光谱来自主凌日是我们的太阳系以外的一个独特的测量，我讨论了它的物理解释和相关的测量的基础简并。
2018-04-19 astro-ph.EP
Uniform Reanalysis of JWST MIRI 15μm Exoplanet Eclipse Observations using Frame-Normalized Principal Component Analysis
针对JWST MIRI 15μm系外行星掩食测光，提出帧归一化主成分分析（FN-PCA）技术，统一再分析5颗行星观测数据，识别探测器系统误差并建立稳定时间公式，为后续调查提供数据驱动系统模型。
2025-07-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
Atmospheric Dynamics of a Near Tidally Locked Earth-Size Planet
地球大小的行星处于或接近潮汐锁定状态的发现和表征对于理解类地行星的演化至关重要，金星是一个明显的类比。系外行星科学处于描述数百个陆地行星大气特征的起点，从而提供了远大于太阳系内有限的陆地行星大气清单的统计样本。然而，用于表征系外行星大气的基于模型的方法依赖于太阳系数据，导致我们有限的库存既是基础又是关键的大气实验室。目前的类地系外行星人口统计数据严重偏向于短周期行星，其中许多行星预计将被潮汐锁定，也可能是失控的温室候选者，类似于金星。在这里，我们描述了陆地系外行星人口的增加和气候模拟潮汐锁定的研究。这些系外行星的研究被放置在金星的背景下，金星是一个地球大小的异步转子的本地例子，接近潮汐锁定极限。我们描述了最近关于金星大气动力学的经验教训，以及这些经验教训如何与我们兄弟星球的进化有关。我们讨论了这些经验教训的系外行星大气的影响，并概述了金星气候的全面表征，以实现全面和强大的解释陆地行星大气的必要性。
2022-04-20 astro-ph.EP
Impact of Subsurface Temperature Gradients on Emission Spectra of Airless Exoplanets: the Solid-state Greenhouse and Anti-Greenhouse
本研究通过解析双流辐射传输方程与米氏理论，模拟无大气系外行星地下温度梯度，发现其可显著改变发射光谱和次食深度，虽为表面表征提供新途径，但也增加了光谱解读的复杂性。
2025-10-27 astro-ph.EP
A Systematic Retrieval Analysis of Secondary Eclipse Spectra II: A Uniform Analysis of Eight Planets and Their C to O Ratios
二次日食光谱提供了宝贵的见解的温度和成分的系外行星大气。我们进行了系统的温度和丰度检索分析的9个系外行星（HD 189733 b，HD209458 b，HD 149026 b，GJ 436 b，WASP-12 b，WASP-19 b，WASP-43 b，TrES-2b和TrES-3b）在二次日食中观察到的空间和地面设施相结合。我们的目标与此分析是提供一组一致的温度和成分，自洽模型可以进行比较，并探讨形成这些大气的基本过程。本文是三部分系列论文中的第二部分，这些论文探索了从二次日食光谱中获取温度和丰度的可能性，以及这些结果对系外行星大气化学的影响。在这项调查中，我们提出了一个目录的温度和丰度H $_2$ O，CH $_4$，CO和CO $_2$。我们发现，我们的温度和丰度与以前的研究基本一致，尽管我们没有发现任何统计上令人信服的证据来证明超级太阳的碳氧比（例如，在我们的样本中，九颗行星中有八颗的太阳碳氧比落在1西格玛置信区间内）。此外，在我们的样品中，我们发现在很宽的有效温度范围内（HD209458 b除外）几乎没有热反转的证据，与以前的调查一致。在我们的样本中，大多数行星在如此广泛的有效温度范围内缺乏反转的证据，这为TiO不太可能是负责形成这些反转的吸收剂的假设提供了额外的支持。
2014-01-29 astro-ph.EP
A Closed-Form Analytical Theory of Non-Isobaric Transmission Spectroscopy for Exoplanet Atmospheres
Ludwig Maximilian University（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)（安达卢西亚天体物理研究所）
本文提出了一种非等压传输光谱学的闭式解析理论，用于分析系外行星大气的光谱特征。
2026-01-14 astro-ph.EP
Prospects for Detecting Signs of Life on Exoplanets in the JWST Era
本文回顾JWST早期系外行星大气观测结果，指出反演方法局限导致解释分歧，主张允许并行解释并改进模型以识别生物标志气体候选体，同时强调未来望远镜与观测策略对可靠探测生命迹象的关键作用。
2025-04-20 astro-ph.EP astro-ph.IM
Probing the geological setting of exoplanets through atmospheric analysis: using Mars as a test case
INAF - Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台）；University of Genoa, Department of Earth, Environment and Life Sciences（热那亚大学地球、环境与生命科学系）；INFN - Sezione di Genova（意大利国家核物理研究所热那亚分部）；INAF - Fundación Galileo Galilei（意大利国家天体物理研究所伽利略基金会）；University of Genoa, Department of Physics（热那亚大学物理系）
本研究通过观测火星反射光，利用高分辨率光谱和LSD技术分析CO2信号，验证了通过系外行星大气信号强度变化探测其地质背景的可行性。
2025-10-10 astro-ph.EP
Thermal Phase Curves in Hot Gas Giant Exoplanets Exhibit a Complex Dependence on Planetary Properties
基于Spitzer数据，本文构建了34颗热气态巨行星的热相位曲线目录，发现相位曲线特性对行星物理参数具有多参数决定的复杂波长依赖性，并指出需进一步通过3D GCM建模探究其成因。
2025-02-28 astro-ph.EP
A Temperature Trend for Clouds and Hazes in Exoplanets Atmospheres
用哈勃太空望远镜（HST）在近红外波段（1.1-1.65 $μ$ m）观测到的系外行星大气的透射光谱经常显示出云和雾的某种组合的证据。确定系外行星云和霾的系统趋势对于了解大气成分和温度结构可能很重要。在这里，我们报告的光谱调制的分析使用一个大的，统一处理的样本HST/WFC 3过境光谱从62个系外行星。光谱检索包括检测和表示大气成分偏离热化学平衡的能力。通过使用这个独特的目录和测量阻尼的光谱调制相比，严格清晰的大气，我们确定了两个人口。一种是在很宽的温度范围内完全无云/霾，而另一种被称为"部分云/霾“，遵循从大约500 K的多云/霾到$\sim$ 1500 K的晴朗的趋势。我们还发现，部分透明的气溶胶成分是经常存在的，它通常是垂直分布在整个大气柱。我们的研究结果还表明，虽然云和薄雾在系外行星大气中很常见，但大多数行星都有一定程度的可检测光谱调制。此外，在我们的目录中揭示的云和霾在1460.86 K $^{+316}_{-405}$最小化的经验趋势对于模拟大规模凌日系外行星调查的性能具有预测效用，例如Ariel任务计划。这一趋势也可以用于在未来JWST观测的背景下对给定源的光谱调制进行基于概率的预测。未来的观测，包括光学和/或更广泛的光谱覆盖范围，可能有助于进一步量化这里报告的趋势。
2022-11-11 astro-ph.EP
A framework to combine low- and high-resolution spectroscopy for the atmospheres of transiting exoplanets
目前对近地系外行星大气层的观测主要通过两种技术获得：空间望远镜的低分辨率光谱学和地面的高分辨率光谱学。虽然这两种方法提供的观测量原则上是高度互补的，但从未尝试将它们结合起来，这可能是由于通常用于解释它们的不同建模方法。在这里，我们提出了第一个组合分析以前公布的日侧光谱的系外行星HD 209458 b在低分辨率与HST/WFC 3和斯皮策/IRAC，并在高分辨率与VLT/CRIRES。通过利用一种新的检索算法，能够计算联合概率分布的低和高分辨率的光谱，我们得到严格的约束地球大气的化学成分。与WFC 3的数据相反，我们不能自信地在高光谱分辨率下检测到H2O。从综合分析中检索到的水丰度偏离了1.9西格玛的期望太阳组成的大气化学平衡。测量的CO和H2O的相对分子丰度强烈倾向于富氧大气（C/O<1，在3.5 σ）的行星相比，平衡计算，包括O雨。从本研究中包括的七种分子物种的丰度，我们将行星金属丰度限制在0.1- 1.0 x恒星值（1 sigma）。这项研究为旗舰地面和天基设施之间的协调系外行星调查开辟了道路，这最终将对表征潜在的宜居行星至关重要。
2017-03-24 astro-ph.EP
Localizing flares to understand stellar magnetic fields and space weather in exo-systems
恒星是均匀的球体，但只是一阶的。恒星旋转和磁性打破这种对称性的方式对恒星磁场的观测产生了重要的限制，也是评估恒星活动对系外行星大气影响的因素。众所周知，耀斑在太阳表面的空间分布是不均匀的，但在其他恒星上却难以捉摸。我们简要回顾了可用于恢复恒星耀斑轨迹的技术，并强调了一种新的方法，使系统的耀斑定位直接从光学光变曲线。我们提供了一个估计的耀斑的数量，我们可能能够本地化与凌日系外行星调查卫星（TESS），并表明，它是从任务的第一次全天空扫描获得的结果是一致的。我们建议，不均匀的耀斑纬度分布需要考虑到准确的评估系外行星的可居住性。
2021-12-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Atmospheric escape fractionates secondary but not primary atmospheres
Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen（格罗宁根大学卡普坦天文研究所）
该研究解决了大气分馏逃逸问题，发现星风仅分馏贫氢次生大气，为太阳系及系外行星大气演化提供统一解释，还可用于JWST观测的岩质系外行星气体保留排序。
2026-09-01 astro-ph.EP
The thermal phase curve offset on tidally- and non-tidally-locked exoplanets: A shallow water model
使用浅水模型与时间相关的强迫，我们表明，太阳系外行星的热相位曲线的峰值是，在一般情况下，从二次日食时，行星旋转偏移。也就是说，行星热点偏离最大加热点（亚恒星点），可能导致或滞后于强迫;偏移的程度和符号是行星自转速率和轨道周期的函数。我们还发现系统在移动强迫的参考系中达到一个定态。该模型是一个扩展的研究松野吉尔模型到一个完整的球形几何形状和行星尺度的翻译强迫表示太阳能接收到的系外行星从主恒星。模型中的重力波的速度被证明是评估相位曲线偏移的关键度量。如果亚恒星点的速度（相对于行星表面）超过了重力波的速度，那么热点将滞后于亚恒星点，这可能是通过考虑强制重力波动力学所预期的。然而，当星下点的运动速度慢于系统的内部波速时，最热点可以引导强迫的通过。我们提供了一个解释这个结果考虑Rossby和开尔文波动力学，以及在非常缓慢的旋转的情况下，一维模型，产生一个解析解。最后，我们考虑从观测相位曲线约束行星自转速率的逆问题。
2017-04-22 astro-ph.EP
The Influence of H2O Pressure Broadening in High Metallicity Exoplanet Atmospheres
行星形成模型表明，亚海王星/超地球区域存在广泛的成分多样性，大气金属含量很可能很高（> 100 x太阳）。随之而来的是大量可信的大气成分的流行，包括N2，CO2，H2O，CO和CH 4。鉴于这种成分的多样性，有一个关键的需要调查的影响背景气体的分子吸收截面的加宽和随后的影响观察到的光谱。这种加宽可能变得显著，并且常见的H2/He或“空气”加宽假设不再合适。在这项工作中，我们调查的水自增宽的发射和透射光谱，以及在代表次海王星/超级地球大气的垂直能量平衡的作用。我们发现，选择的拓宽物种可以导致在所观察到的传输和发射光谱的10 - 100百万分之一的差异，并可以显着改变的1维垂直温度结构的大气。选择正确的背景展宽是至关重要的适当的建模和解释过境光谱观测在高金属量制度，特别是在更高精度的望远镜，如JWST的时代。
2019-02-09 astro-ph.EP
On mapping exoplanet atmospheres with high-dispersion spectro-polarimetry. Some model predictions
行星反射并线性地反射它们从主星接收到的辐射。出射偏振对行星大气的各个方面都很敏感，例如气体成分和冷凝物的发生及其光学特性。提取这些信息将是表征系外行星的重要一步。这里提出的数值模拟表明，一个空间未解决的系外行星的偏振可以检测到交叉相关的高色散线性偏振和强度（亮度）谱的行星恒星系统。行星反射的星光的多普勒频移有助于将该信号与由星际介质和地球大气引入的偏振分离。选择研究这颗行星的轨道相位和波长是至关重要的。然而，最佳选择将部分取决于先验未知的关于大气的信息。我们详细说明的情况下，近在巨大的系外行星与非均匀的云层覆盖，最近的亮度相位曲线调查从空间的结果，并为东半球和西半球的亚恒星点将产生不同的偏振。在10米望远镜上的积分时间为小时，该技术可能会区分一些提议的非对称云场景，其中一颗行星绕着V-mag=5.5的主恒星运行，其分数偏振为百万分之十。未来配备高色散分光偏振仪的30-40米望远镜将能够研究围绕较暗恒星运行的较小行星的线性偏振，并在其偏振光谱中寻找分子特征。
2018-02-03 astro-ph.EP
A Semi-Analytical Model of Visible-Wavelength Phase Curves of Exoplanets and Applications to Kepler-7 b and Kepler-10 b
开普勒望远镜通过精确测量单一可见光波段的恒星光，探测到了许多系外行星凌日。除了探测外，精密测光还提供了系外行星的相位曲线，可用于研究这些行星上的动力学过程。然而，这些观测结果的解释可能会因可见光波长相位曲线可以代表行星的热辐射和散射而变得复杂。在这里，我们提出了一个半分析模型框架，可以应用于研究开普勒和未来的可见波长相位曲线观测系外行星。该模型有效地计算反射和热辐射组件的岩石和气态行星，考虑均匀和不均匀的表面或大气。利用该模型分析了气态行星Kepler-7 b和岩石行星Kepler-10 b的位相曲线。在一般情况下，我们发现，一个热的系外行星的可见光波长相位曲线具有显着的相位偏移通常可以解释为两类的解决方案：一类需要一个热热点转移到一侧的亚恒星点，和其他类需要反射云集中在同一侧的亚恒星点。这两种解决方案需要非常不同的邦德散射来拟合相同的相位曲线;大气环流模型或更长波长的日食观测可以有效地排除一类解决方案，从而精确定位行星的散射，从而分解相位曲线中的反射和热发射分量。特别是对于Kepler-7 b，位于星下点西侧的反射云可以最好地解释其相位曲线。我们进一步推导出大气晴朗部分的反射率应小于7%，多云部分的反射率应大于80%（略）
2015-01-16 astro-ph.EP
Searching for Exoplanets Using Artificial Intelligence
在过去的十年中，超过一百万颗恒星被监测以探测凌日行星。人工解释潜在的系外行星候选者是劳动密集型的，并且容易出现人为错误，其结果难以量化。在这里，我们提出了一种新的方法，检测系外行星候选人在大型行星搜索项目，不像目前的方法使用神经网络。神经网络，也称为“深度学习”或“深度网络”，旨在通过训练计算机识别模式来赋予计算机对特定问题的感知。与过去的过境检测算法不同，深度网络学习识别行星特征，而不是依赖于人类认为最具代表性的手工编码指标。我们的卷积神经网络能够在嘈杂的时间序列数据中检测类地系外行星，其准确性高于最小二乘法。深度网络具有高度的可推广性，允许在插值后从不同的时间序列中评估数据，而不会影响性能。正如我们对开普勒光变曲线的深网分析所验证的那样，我们在没有任何模型拟合的情况下检测到与真实周期一致的周期性凌日。我们的研究表明，机器学习将有助于在未来分析大型天文数据集时对系外行星进行表征。
2017-10-20 astro-ph.EP astro-ph.IM
A Modest Proposal for the Non-existence of Exoplanets: The Expansion of Stellar Physics to Include Squars
寻找系外行星已成为天文学研究的一个焦点，吸引了公众的注意力并推动了科学探究;然而，急于确认系外行星发现往往忽视了潜在的替代解释，导致科学共识过度依赖未经检验的假设和有限的数据。我们认为，支持系外行星观测的证据不一定是确定的，替代解释不仅是可能的，而且是必要的。因此，我们的结论很简洁：系外行星不存在。在这里，我们提出了一种新型的长方体恒星或方形恒星的框架，它可以精确地再现恒星光变曲线中观察到的所有现象，包括通常归因于“系外行星”的梯形通量偏差（TFD）。“在这篇发现论文中，我们说明了squellar模型的力量，表明经过充分研究的“系外行星”WASP-12 b的光变曲线可以简单地从比例为$1:1/8:1$的旋转正方形重建，而无需调用特别的行星体。我们的研究结果对目前“系外行星”研究的有效性提出了严重质疑，这些研究在很大程度上忽视了平方星的潜在作用，而是在没有足够严格审查的情况下盲目接受了系外行星假说。此外，我们还讨论了气候变化的社会政治作用，在刺激目前的系外行星的热情，导致了投机状态的“系外行星科学”今天。我们强烈敦促天文学界认真对待我们的模型建议，并以最紧迫的态度对待其严重后果，以恢复天文学领域的理性。
2023-03-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Spin Effect on Planetary Radial Velocimetry of Exoplanets
研究了太阳系外行星自转对太阳系外行星昼侧光谱中行星径向速度的影响。为了定性地理解自旋效应，我们在以下假设条件下导出了行星表面强度加权径向速度的解析公式：1）恒定的无进动固体自转，2）分子/原子稳定均匀的分布，3）来自向阳半球的发射模型，4）圆形轨道。在这些假设下，我们发现PRV的曲线被行星自转所扭曲，这种反常的特征是赤道处的自转径向速度和自转轴与轨道运动轴在天球面上的投影角λ_p，类似于Rossiter-McLaughlin效应。后者可以限制行星的自转。利用3 km/s精度的伪卫星模拟数据，我们演示了如何估算λ p和赤道处的自旋径向速度。我们发现，严格的偏心率约束是至关重要的检测自旋效应。虽然我们的公式仍然是定性的，我们的结论是，在向阳面光谱的PRV将是一个强有力的手段来约束行星的自旋。
2012-10-10 astro-ph.EP
Buildup of Abiotic Oxygen and Ozone in Moist Atmospheres of Temperate Terrestrial Exoplanets and its Impact on the Spectral Fingerprint in Transit Observations
我们研究了温带类地系外行星潮湿大气中通过水蒸气光解产生的氧气及其光化学副产物臭氧。行星中层大气中可用于光解的水蒸气的数量可能受到大气冷阱的限制，其形成在很大程度上取决于不可冷凝气体的数量。我们研究了这种影响，使用光化学模型耦合到一维辐射对流平衡模型在大气中的N2，CO2和H2O作为主要成分。我们发现，在大气中具有低的N2库存，水蒸气混合比在中间的大气中可以超过两个数量级的高相比，与地球一样的N2库存的大气。如果没有一个强大的表面下沉，不可凝结的氧气可以迅速积聚，使高层大气干燥。有了一个适度的表面下沉，地球可以接近一个稳定的状态，具有显着的氧气混合比，其中氧气的生产是由表面吸收平衡。我们使用一个辐射转移模型来研究过境观测中这些大气的光谱指纹。非生物氧和臭氧的光谱特征可以与地球作为系外行星的光谱相当。由于氧气对水蒸气分布的影响，中层大气水蒸气不太可能是氧气非生物来源的有用指标。这表明，大气中的氧气和臭氧不能用作二元生物指示剂，对它们的解释可能需要大气和行星模型。
2018-05-25 astro-ph.EP
Puffy Venuses: the Mass-Radius Impact of Carbon-Rich Atmospheres on Lava Worlds
本研究提出“蓬松金星”理论模型，探究富碳大气对熔岩类系外行星质量-半径关系的影响，发现其大气可造成显著半径膨胀，并为两颗低密度系外行星提供了可检验的结构解释。
2024-08-15 astro-ph.EP
The Fundamental Connections Between the Solar System and Exoplanetary Science
在过去的几十年里，在我们的太阳系之外发现了数千颗行星。这些行星表现出巨大的多样性，它们的大量数量提供了一个统计机会，将我们的太阳系置于行星结构、大气、建筑、形成和演化的更广泛背景下。与此同时，系外行星科学领域正在迅速朝着大气特征、推断表面条件和内部以及评估可居住性的目标迈进。然而，解释系外行星数据需要开发和验证依赖于现场数据的系外行星模型，而在可预见的未来，这些数据只能从我们的太阳系获得。因此，行星科学和系外行星科学都将大大受益于信息双向流动的共生关系。在这里，我们描述了关键的教训和突出的问题，从行星科学，研究是必不可少的解决各种系外行星的主题的基本方面。我们概述了太阳系天体的主要类别，包括类地行星、巨行星、卫星和小天体的这些教训和问题。我们提供了一个讨论这些行星科学问题中有多少可以转化为系外行星观测，将产生关键的洞察力，目前和未来的系外行星的发现。
2021-08-08 astro-ph.EP astro-ph.IM
Hydrolyzed Hazes on Water-rich Exoplanets: Optical Constants and Detectability
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Space Telescope Science Institute（空间望远镜科学研究所）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
研究水丰盈系外行星大气中尘埃的水解过程及其对光谱观测的影响，通过实验测定光学常数，揭示水解尘埃对大气特征的显著影响。
2026-04-08 astro-ph.EP
Helium Atmospheres May Hide in Current Exoplanet Analysis Frameworks
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院卡弗里天体物理与空间研究研究所）
本文提出氦气可能被误判为氢主导大气，通过再分析HD~209458~b的传输光谱，揭示氦气增强对大气成分约束的重要性。
2026-01-06 astro-ph.EP
Deep radiative zones affect giant planet cooling and internal structure: Implications for exoplanet characterisation
University of Zürich（苏黎世大学）
研究探讨了深层辐射区对巨行星冷却、半径演变及内部结构特征化的影响，发现辐射窗口可加速冷却并改变金属丰度推断。
2026-08-18 astro-ph.EP
Exploring and Validating Exoplanet Atmospheric Retrievals with Solar System Analog Observations
University of Arizona（亚利桑那大学）；Northern Arizona University（北亚利桑那大学）；University of Washington（华盛顿大学）
本文提出了一套灵活的大气反演工具，通过太阳系类比观测验证系外行星环境模型，展示了其在直接成像任务和生物标志物检测中的应用。
2022-12-19 astro-ph.EP astro-ph.IM
