Mars as an Exoplanet: Lessons from a Planet at the Edge of Habitability
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；Washington University, St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）；Stanford University（斯坦福大学）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本文通过火星的演化历史，研究行星参数（如大小、质量、大气、日照通量、磁层和撞击历史）对宜居表面条件形成和维持的影响，并总结其对理解系外行星过程（如挥发物输送与损失、光化学、气候演化、倾角强迫、行星架构和内在磁性）的启示，同时评估探测和表征太阳系外潜在火星类似物的最佳方法和前景。
2026-05-28 astro-ph.EP
The Case for Edge-On Binaries: An Avenue Toward Comparative Exoplanet Demographics
本文利用系外行星轨道与双星轨道平面对齐的观测线索，筛选出591个近侧向Gaia双星系统，并模拟评估定向搜索的系外行星产出，为比较系外行星人口统计学提供新途径。
2025-03-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Artificial Greenhouse Gases as Exoplanet Technosignatures
本文提出将CF₄、C₂F₆、SF₆等长寿命低毒性人造温室气体作为系外行星技术签名，并通过JWST模拟证明可在TRAPPIST-1f上以少量凌星观测高效探测，为识别地外文明气候改造行为提供新途径。
2024-07-08 astro-ph.EP
Transit Searches for Habitable-Zone Exoplanets with Artificial Intelligence
本综述探讨人工智能在宜居带系外行星凌星信号搜索各环节的进展，指出其可提升分析效率、恢复弱信号，结合物理建模等能提高发现效率与可靠性。
2026-08-25 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Exoplanet Population Observation Simulator. I - The Inner Edges of Planetary Systems
开普勒巡天提供了一个统计普查的行星系到宜居带。由于大多数行星都是非凌日行星，因此轨道结构最好使用对系综种群的模拟观测来估计。在这里，我们介绍了EPOS，系外行星人口观测模拟器，以估计基于最新开普勒数据发布的多行星系统的流行率和轨道结构，DR 25。我们估计，至少有42%的类太阳恒星有近共面的行星系与7个或更多的系外行星。在1天文单位内至少有一颗行星的恒星比例可能高达100%，这取决于对单个凌日行星分布的假设。我们估计类日恒星周围的宜居带中行星的出现率为eta_earth=36+-14%。在多行星系统中，最里面的行星聚集在10天（0.1天文单位）的轨道周期，让人想起原行星盘的内边缘，或者可以用那个位置的行星陷阱来解释。只有一小部分的行星系在长轨道周期内有最内侧的行星，分别有不到8%和3%的行星在水星和金星的轨道内没有行星。这些结果强化了这样一种观点，即太阳系不是一个典型的行星系，而是已知系外行星系统分布中的一个离群点。我们预测，至少有一半的宜居带系外行星伴随着（非过境）行星在较短的轨道周期，因此知识的一个接近系外行星可以用来作为一种方式来优化搜索地球大小的行星在宜居带与未来的直接成像任务。
2018-05-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effects of Extreme Obliquity Variations on the Habitability of Exoplanets
我们探讨了在假设的系统与高的相互倾斜的行星可居住性的影响，行星质量的变化。我们发现，类地系外行星上的大振幅、高频率的冰性振荡可以抑制冰-冰反馈，增加宜居带的外缘。我们将探索限制在由一颗太阳质量的恒星，一颗地球质量的行星和1个或2个更大的行星组成的假设系统。我们验证了这些系统是稳定的$10^8$年的N体模拟，并计算了由地球质量的行星的轨道演化和来自主星的扭矩引起的引力变化。我们在类地行星上运行一个简化的能量平衡模型，以评估行星表面的地面温度和冰覆盖率，并计算出行星快速变化的宜居带外缘的差异。对于每一个假设的系统，我们计算了两个条件下的可居住性的外缘：1）行星自旋和轨道的完全演化，以及2）偏心率和偏心率固定在它们的平均值。我们恢复了以前的结果，较高的固定密度和偏心率值扩大了宜居带，但也发现，密度振荡进一步扩大在所有情况下的宜居轨道。在宜居带外缘附近的类地行星可能更有可能支持生命，而不是固定自旋的行星。这类行星可能是最容易用太空望远镜直接描述的。
2014-04-14 astro-ph.EP
Exoplanets Prediction in Multi-Planetary Systems and Determining the Correlation Between the Parameters of Planets and Host Stars Using Artificial Intelligence
University of Tabriz（大不里士大学）
本研究结合 Titius-Bode 关系预测229个多行星系统中的426颗潜在系外行星，并利用机器学习分析770颗行星，揭示行星半径与质量、轨道周期及宿主恒星质量的关系。
2024-02-27 astro-ph.EP cs.LG
Tracing the Inner Edge of the Habitable Zone with Sulfur Chemistry
本研究提出利用系外行星大气硫物种揭示干燥地表来绘制宜居带内边缘，通过耦合气候-化学建模发现硫气体可观测性取决于宿主M矮星UV通量，为未来经验性定义宜居带提供了方法。
2025-01-29 astro-ph.EP
ExoDNN: Boosting exoplanet detection with artificial intelligence. Application to Gaia Data Release 3
ATG Science & Engineering for the European Space Agency (ESA)（欧洲航天局工程与技术科学部）；Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA)（天体生物学中心（CSIC-INTA））；ISDEFE；European Space Agency (ESA), European Space Astronomy Centre (ESAC)（欧洲航天局欧洲空间天文中心）；European Space Agency (ESA), European Space Research and Technology Centre (ESTEC)（欧洲航天局欧洲空间研究与技术中心）
ExoDNN利用人工智能分析Gaia DR3数据，识别潜在系外行星宿主星，提升系外行星检测效率。
2026-02-02 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
DREAM: III.A helium survey in exoplanets on the edge of the hot Neptune desert with GIANO-B@TNG
本研究使用GIANO-B光谱仪对海王星沙漠边缘的9颗系外行星进行HeI透射光谱巡天，未观测到行星吸收，给出了热层吸收、温度和质量损失上限，并证实HeI吸收信号与恒星质量和XUV通量相关。
2023-07-18 astro-ph.EP
The Exoplanet Edge: Planets Don't Induce Observable TTVs with a Dominant TTV Period Faster than Half their Orbital Period
本文提出系外行星边界概念，证明行星诱发的凌星时刻变化主导周期不会低于扰动体轨道周期的一半，并利用 Kepler 双行星系统识别出 13 个低于该下限的系统，为发现额外行星或卫星提供依据。
2025-11-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
Specular reflections from artificial surfaces as Technosignature
本研究提出一种通过搜寻系外行星表面人造结构的恒星光镜面反射信号探测小型地外智慧建造结构的方法，可助力系外行星直接成像时代的地外智慧生命搜寻。
2023-06-13 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.pop-ph
Carving Out the Inner Edge of the Period Ratio Distribution through Giant Impacts
研究指出相邻系外行星轨道周期比分布在近距离处的下降可由动力学不稳定性解释，利用SPOCK机器学习模型高效完成数值实验，揭示了动力学不稳定性对系外行星种群的塑造作用及周期比分布内边缘对巨撞击阶段的观测锚定价值。
2025-01-29 astro-ph.EP
Surface and Temporal Biosignatures
最近发现的可能适合居住的系外行星点燃了对系外行星表面和大气进行光谱研究以寻找生命迹象的前景。本章概述了潜在的地表和时间系外行星生物特征，审查了地球类似物和基于观测和模型的拟议应用。植被红边（VRE）仍然是研究最充分的地表生物特征。VRE的延伸，部分由光合或非光合色素产生的光谱“边缘”，也可能是生命的潜在证据。极化签名有能力区分生物和非生物的“边缘”功能，在面对假阳性带隙产生材料。时间生物特征-可测量量的调制，如气体丰度（例如，CO2）、表面特征或光的发射（例如，荧光、生物发光），这些都可以直接与生物圈的活动联系起来-一般来说，对它们的研究不如对表面或气体生物特征的研究。然而，地球生物圈的远程观测仍然提供了这些技术的概念证明，并在这里进行审查。地面和时间生物特征为气体生物特征提供了补充信息，虽然可能更难以观察，但将提供仅从时间平均大气成分研究中无法获得的信息。
2018-03-15 astro-ph.EP
Colors of a Second Earth: Estimating the fractional areas of ocean, land, and vegetation of Earth-like exoplanets
通过散射光表征岩石系外行星的表面将是调查可居住系外行星上生命存在的一个重要挑战。我们提出了一个简单的重建方法，从光度变化，或颜色，第二个地球的不同表面类型的分数区域。我们使用经验数据为没有云的地球创建模拟光变曲线。然后将这些光变曲线拟合到由海洋、土壤、雪和植被4种表面类型组成的各向同性散射模型。在理想情况下，光度误差只是光子散粒噪声，我们能够相当好地再现这些组件的分数区域。我们甚至能够从地球上光合作用的独特特征中检测到植被的特征，即红边。在我们的重建方法中，由于大气的瑞利散射具有重要的影响，并且对于具有与我们地球相似的大气的类地系外行星，可以同时估计海洋和大气的存在。
2010-05-11 astro-ph.EP
Atmospheric constraints for the CO2 partial pressure on terrestrial planets near the outer edge of the habitable zone
近年来，已经发现了几颗可能适合居住的系外行星和系外行星候选者。大气中的二氧化碳含量对地表条件和可居住性至关重要。在缺乏关于该行星地球化学的详细资料的情况下，这一数量可被视为一个自由参数。到目前为止，类地行星的CO2分压已经得到了假设一个可用的挥发性水库和放气的情况。本研究的目的是计算允许的最大CO2压力在地球外行星的轨道附近的宜居带的外边界耦合的辐射效应的CO2和它的冷凝在表面。这些限制可能会限制大气中二氧化碳的允许量，而与行星储存库无关。采用一维无辐射对流云的大气模式。根据地面温度和蒸汽压曲线确定CO2分压。所考虑的设想方案涵盖范围广泛的参数。结果表明，行星的宜居带周围的K-，G-和F-型恒星的允许的CO2压力是有限的蒸汽压力曲线，而不是由行星水库。最大CO2压力低于临界点pcrit =73.8 bar时的CO2蒸汽压力。对于M-型恒星，二氧化碳压力超过pcrit是可能的，几乎所有的情况下考虑整个宜居带。这意味着仅使用地质模型来确定类地行星的二氧化碳分压可能过于简单，并且可能高估了朝向宜居带外缘的大气二氧化碳。（节略）
2012-11-19 astro-ph.EP
TESS Hunt for Young and Maturing Exoplanets (THYME) XII: A Young Mini-Neptune on the Upper Edge of the Radius Valley in the Hyades Cluster
本文通过 TESS 观测发现并表征了位于 Hyades 星团潮汐尾的年轻迷你海王星 TOI-4364 b，其位于半径谷上边缘，为研究早期行星演化及大气保留与流失提供了独特机会。
2024-10-17 astro-ph.EP
Fourier spectra from exoplanets with polar caps and ocean glint
系外行星微弱的轨道相位相关反射信号包含了行星表面的信息，如类地行星上大陆和海洋的分布。这种光变曲线通常在时域中进行研究，但由于来自静止表面的信号是（准）周期性的，傅立叶级数的分析可以提供一种替代的补充方法。我们研究了简单几何构型的反射光变曲线的傅里叶光谱。取决于它的大气特性，一个在宜居带的旋转行星可能有圆形的极地冰盖。另一方面，潮汐锁定的行星可能有对称的圆形海洋面对恒星。这些情况很有趣，因为冰盖边缘的高对比度和海洋中主星的闪烁可能会产生可识别的轨道周期性光变曲线，这也可以在傅立叶域中解释。我们推导出一个简单的一般表达式的准周期光变曲线的傅立叶系数的朗伯行星表面的的朗伯映射。计算了理想情况下的光变曲线及其光谱的解析表达式，并研究了光谱峰对关键参数倾角、结晶度和帽尺寸的依赖关系。
2015-06-08 astro-ph.EP
One-dimensional Convolutional Neural Networks for Detecting Transiting Exoplanets
Instituto Universitario de Ciencias y Tecnologías Espaciales de Asturias (ICTEA)（阿斯图里亚斯空间科学与技术大学研究所）；Universidad de Oviedo（奥维耶多大学）
针对光变曲线噪声干扰凌日行星探测的问题，本研究构建模拟K2任务的人工光变曲线，训练一维卷积神经网络模型，实现99.02%的准确率，可提升凌日信号分析效率。
2023-12-12 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.LG
Exoplanet Transits as the Foundation of an Interstellar Communications Network
地外智能（ETIs）试图建立星际通信的两个基本问题是时间和能量消耗。人类对系外行星通过其穿越宿主恒星的研究突出了解决这两个问题的方法。如果B正在观察A的恒星系统中的凌日行星，ETI 'A'可以与ETI 'B'通信，通过建造结构来产生B可观察的人工凌日，或者通过在凌日期间在B处发射信号，比典型的电磁传输方案能耗低得多。这可以产生一个相互联系的文明网络，通过观察彼此的过境建立联系。假设文明居住在银河系宜居带（GHZ），我进行Monte Carlo实现模拟的建立和这个网络的增长，并分析其性质的图论的背景下。我发现，在任何时刻，只有少数文明是正确的对齐，通过过境通信。然而，我们应该期待真正的网络是累积的，在任何时候的“握手”连接都可以保证未来通过电磁信号的连接。在我们所有的模拟中，累积网络将所有文明连接在一个完整的网络中。如果文明共享其网络连接的知识，那么网络就可以在十万年的时间尺度上完全完整。一旦建立，这个网络可以直接连接任何两个文明，或者通过中间文明，其路径比GHZ的维度小得多。
2017-07-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
Overview and Reassessment of Noise Budget of Starshade Exoplanet Imaging
利用太空望远镜编队飞行中的星罩实现的高对比度成像可以为寻找和表征附近恒星的温带和小型行星提供近期途径。美国宇航局的Starshade技术开发活动TRL 5（S5）正在迅速成熟所需的技术，以使Starshade可以集成到潜在的未来任务中。在这里，我们重新评估的噪声预算starshade启用系外行星成像纳入实验证明的光学性能的starshade和它的光学边缘。我们对杂散光源的分析--包括通过微流星体损伤的泄漏和明亮天体的反射--表明被光学边缘散射的太阳光（即，太阳闪烁）是目前主要的杂散光。与望远镜和观测参数，大约对应于Starshade Renminbi与罗马和HabEx，我们发现，占主导地位的噪声源将是exozodiacal光的特征温带和地球大小的行星周围的太阳像和早期的恒星和太阳闪烁后类型的恒星。通过涂层将太阳闪烁的亮度进一步降低10倍，可以防止它成为Roman和HabEx的主要噪音。在仪器对比度为1 E-10的情况下，残余星光不是主要噪声;将对比度水平提高10倍不会导致预期科学性能的任何明显变化。如果能够实现对光子噪声极限的背景无偏校准，Starshade Renaissance与Roman可以提供距离小于4秒差距的温带和地球大小的F，G和K星行星的近光子限制光谱，HabEx可以将这种能力扩展到更多小于8秒差距的恒星。（节录）
2020-12-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
An Edge-On Orbit for the Eccentric Long-Period Planet HR 5183 b
长周期巨行星HR 5183 b是迄今为止已知的系外行星中轨道最极端的行星之一，代表了对其动力学演化模型的测试。本文首次利用依巴谷-盖亚天体测量方法测量了HR 5183 b的轨道倾角，发现了$i=89.9^{+13.3\circ}_{-13.5}$，与侧临完全一致，并给出了$P=102^{+84}_{-34}$年和$e=0.87 \pm 0.04$，证明了HR 5183 b的长轨道周期和高偏心率。我们确认HR 5183与HIP 67291在15400 AU的预计分离处形成物理结合的二进制，并推导出对这对轨道的新约束。我们结合这些结果来测量行星和双星轨道之间的相互倾斜，我们观察到显着的证据不对准，即使在占偏见的前高相互倾斜。然而，我们的结果太不精确，无法评估最近的预测，即相互倾斜应该反映HR 5183 b的形成历史。进一步的观测，特别是完整的盖亚天体测量数据的发布，将允许改善对行星-双星相互倾斜的约束。已知行星中的$52 \pm 16\%$具有偏心率$e\geq 0.8$的行星是在多恒星系统中发现的，我们发现这一比率大于总体行星人口的比率（$p=0.0075$）。这支持了一个假设，即与广泛的恒星同伴的动力学相互作用在高度偏心的系外行星的形成中起着重要作用。
2022-09-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
A PSF-based Approach to TESS High quality data Of Stellar clusters (PATHOS) -- III. Exploring the properties of young associations through their variables, dippers, and candidate exoplanets
恒星形成区的年轻星协是恒星系统，使我们能够了解恒星早期生命的机制以及周围发生的事情。特别是，对年轻恒星周围的盘和系外行星的分析使我们能够了解它们演化中占主导地位的关键过程，并了解围绕较老恒星运行的系外行星的特性。TESS任务使我们有机会以高精度提取和分析协会成员的光变曲线，但影响这些区域的拥挤使光变曲线提取变得困难。在PATHOS项目中，尖端工具被用于提取高精度的光变曲线，并识别疏散星团和星协中的变星和凌日系外行星。在这项工作中，我分析了五个年轻（$\lesssim 10$ Myr）协会中恒星的光变曲线，寻找变量和候选系外行星。利用星协成员的自转周期，我限定了五个恒星系统（$\sim 2$ - $10$ Myr）的年龄。我搜寻勺形物，研究形成星周盘的尘埃的性质。最后，我搜索了凌日信号，找到了6颗强候选系外行星。未检测到半径为$R_{\rm P}\lesssim 0.9 R_J$的候选项，与预期一致。巨行星的出现频率为$\sim$ 2- 3%，高于场星的预期值（$\lesssim 1$ %）;较低的统计数据使得这一结论不强，对年轻天体的新调查是强制性的，以证实这一结果。
2020-09-04 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Modeling protoplanetary disk SEDs with artificial neural networks: Revisiting the viscous disk model and updated disk masses
European Southern Observatory (ESO)（欧洲南方天文台）；Boston University（波士顿大学）；Joint ALMA Observatory（阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列联合天文台）；UNED（西班牙国家远程教育大学）
我们使用详细的盘模型和贝叶斯方法模拟了金牛座-御夫座恒星形成区的23个原行星盘的光谱能量分布（SED）。这是通过将这些模型与人工神经网络相结合来实现的，以大大加快其性能。这样的设置使我们能够面对$α$ -磁盘模型的观测，同时考虑到一些不确定性和退化。我们的结果产生高粘度和吸积率的许多来源，这是不一致的，最近的测量低湍流水平的磁盘。这种不一致性可能意味着粘性不是圆盘中角动量传输的主要机制，而其他的机制，如圆盘风，在这个过程中起着重要的作用。我们还发现，我们的SED派生磁盘质量系统高于那些只从（分）毫米通量，这表明部分磁盘发射仍然可以在（分）毫米波长的光学厚度。这一效应与星盘种群研究特别相关，并证实了以前观测到的原行星盘和系外行星系统质量之间的紧张关系。
2020-09-07 astro-ph.EP astro-ph.SR cs.LG
A PSF-based Approach to TESS High quality data Of Stellar clusters (PATHOS) -- II. Search for exoplanets in open clusters of the southern ecliptic hemisphere and their frequency
“基于PSF的星团TESS高质量数据方法“项目的范围是提取和分析星团和年轻星协中恒星的高精度光变曲线，以确定候选系外行星和变星。该项目中使用的尖端工具使我们能够测量致密场中恒星的真实通量，最大限度地减少邻近来源污染的影响。我们提取了大约20万恒星的光变曲线在645个疏散星团位于南黄道半球和TESS在其任务的第一年观察。我们搜索了凌日信号，发现了33个感兴趣的物体，其中11个是强候选系外行星。由于信噪比有限，我们没有发现任何地球或超级地球。我们发现了两颗海王星大小的行星，它们绕着$R_{\star}<1.5\,R_{\odot}$恒星运行，这意味着它们的频率为$f_{\star}=1.34 \pm 0.95\,\%$，与场恒星周围的频率一致。7个木星候选者围绕着具有$R_{\star}<\,1.5R_{\odot}$的恒星，这意味着其频率$f_{\star}=0.19\pm 0.07\,\%$比磁场中的小。需要对调查的完整性和假阳性率进行更完整的估计，以确认这些结果。这项工作中使用的光变曲线将在PATHOS项目下的Mikulski空间望远镜档案中提供给天文学界。
2020-05-25 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
