Computation of the transmitted and polarized scattered fluxes by the exoplanet HD 189733b in X-rays
已经探测到数千颗系外行星，但在HD 189733 A的X射线中只可能观测到一颗系外行星过境。是什么使得在这个波段探测系外行星如此困难？为了回答这个问题，我们运行Monte-Carlo辐射转移模拟来估计HD 189733 b再处理的X射线通量的量。尽管HD 189733 b是一个扩展的蒸发大气，但在0.7keV处（用XMM-Newton探测到的0.25- 2keV能带内光子的平均能量），它的X射线吸收半径是行星半径的$\sim$ 1.01倍（包括离子），在距行星凌日中心2.1%的$\sim$ $\pm46$ min处，在几何厚光学薄的日冕上产生最大深度$\sim$ 2.1%。我们在0.25- 2keV能带数值计算了在距凌日中心$\sim$ ~min处的最大深度仅为1.6%，并且假设在大气中加入金属不会显著改变密度-温度剖面，对金属丰度的影响不大。关于在X射线中直接探测HD 189733 b，我们发现，由系外行星大气再处理的通量量随轨道相位而变化，比主星的通量要暗3- 5个数量级。此外，HD 189733 b的线偏振度为$<$ 0.003%，在行星最大伸长附近检测到最大值。这意味着用轨道相位调制X射线通量和散射诱导的连续极化都不能用当前的X射线设施观察到。
2017-02-01 astro-ph.EP astro-ph.HE
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
The influence of forward-scattered light in transmission measurements of (exo)planetary atmospheres
[摘要]通过行星大气的光传输可以作为高度和波长的函数使用恒星或太阳掩星来研究，通常对大气成分有独特的限制。对于系外行星，凌日产生了大气层的边缘积分，波长依赖的透射光谱。当行星大气中存在散射雾和/或云粒子时，透射通量的量不仅取决于被探测的倾斜光路的总光学厚度，而且还取决于散射粒子的前向散射量。在这里，我们提出了一个三维蒙特卡罗代码，模拟掩星或过境期间的传输流量的计算结果。对于各向同性散射粒子，如气体分子，传输通量似乎是很好地描述了总的大气光学厚度。然而，强烈的前向散射粒子，例如在太阳系行星的大气中常见的粒子，可以显着增加透射通量。对于系外行星来说，这种增加的通量可以将行星的视半径减少几个标度高度，这与系外行星凌日光谱中的预测和测量特征相当。我们进行了详细的计算土卫六的大气层之间的2.0和2.8微米，并表明，烟雾和气体丰度将被低估约8%，如果前向散射被忽略的检索。在较短的波长下，气体和烟雾的丰度以及烟雾粒子的光谱斜率的误差可能是百分之几十，对于其他太阳系行星大气也是如此。我们还发现，前向散射的贡献，可以相当好地描述模拟大气作为一个平面平行板。
2012-08-14 astro-ph.EP
High resolution transmission spectrum of the Earth's atmosphere -- Seeing Earth as an exoplanet using a lunar eclipse
随着系外行星领域的快速发展，越来越多的类地系外行星被探测到。使用凌日观测来描述它们的大气层将成为探测类地系外行星的关键数据。我们地球的大气透射光谱将是与未来的地球外候选者进行比较的理想模板。通过观测月食，它提供了一个类似的配置，一个系外行星过境，我们已经获得了高分辨率和高信噪比的地球大气透射光谱。这次观测是在2011年12月的月全食期间在中国兴隆站用高分辨率摄谱仪进行的。我们将观测到的透射光谱与我们的大气模型进行了比较，并详细确定了各种大气物种的特性。在透射光谱中，探测到O2、O3、O2-O2、NO2和H2O，测量了它们的柱密度，并与卫星数据进行了比较。可见的臭氧Chappuis带产生最突出的吸收特征，这表明臭氧是未来地球外表征的有希望的分子。单个O2谱线被分辨，并且O2同位素被清楚地检测到。我们的新观测并没有证实以前月食观测中报道的Ca II或Na I的吸收特征。然而，这些和其他一些强夫琅和费线位置的特征确实出现在观测到的光谱中。我们建议，这些都是由于拉曼散射组件中出现在月球本影光谱的前向散射太阳光。在我们的光谱中发现水蒸气吸收相当弱，因为我们探测的大气相对干燥，这促使我们讨论类地系外行星大气中水蒸气的可探测性。
2014-05-19 astro-ph.EP
On the Detection of Non-Transiting Exoplanets with Dusty Tails
我们提出了一种寻找非凌日的尘埃尾巴的系外行星的方法。在凌日的情况下，尘埃在凌日过程中的消光作用使光束中的光比散射到光束中的光要多。因此，光的前向散射分量无论是在进入光束之前还是在离开光束之后都能看到，但在凌日过程中被遮蔽的较大峰值上的振幅减小。这张图片表明，从非凌日的带尘埃尾巴的系外行星中寻找通量的正峰值应该同样富有成效。我们讨论了什么样的振幅预期不同的轨道倾角。这类天体的特征应该与正常的凌日、恒星黑子和大多数（但不是所有）恒星脉动不同。
2016-07-01 astro-ph.EP
Polarimetric investigation of selected cloud compositions in exoplanetary atmospheres
我们研究了系外行星大气中选定的云凝聚物对散射恒星辐射偏振的影响。我们选择了25种可能存在于太阳系外行星大气中的云凝结物。利用三维Monte Carlo辐射转移程序POLARIS，采用Mie散射理论，计算并研究了光学到近红外波段散射辐射的净偏振随行星相位角的变化。除了众所周知的偏振态特性，例如由折射率的实部确定的彩虹，折射率的基础虚部的行为导致偏振度的增加或减少以及特征波长处偏振的符号变化。与Al $_2$ O $_3$和MgFeSiO $_4$相反，由SiO、MnS、Na $_2$ S或ZnS组成的云在系外行星大气中产生随着波长增加而迅速降低的偏振度。此外，偏振的符号在大约0.5 $μ$ m到0.6 $μ$ m的波长处变化，这取决于特定的云凝结物。由此产生的净偏振主要是积极的云成分与大的虚部的折射率，如铁，FeS，和FeO。此外，对于Fe和FeS云，在长波长处的最大偏振度比FeO移动到更大的相位角。我们发现，大多数这些云凝聚体是彼此区分，由于其独特的波长依赖的复折射率。特别是，增加或减少的净偏振作为波长的函数，并在特定波长的偏振符号的变化是重要的特征，为表征云的成分在系外行星大气。
2022-05-10 astro-ph.EP
Challenge of direct imaging of exoplanets within structures: disentangling real signal from point source from background light
本研究探讨使用MagAO-X对过渡盘内系外行星进行Hα直接成像的挑战，结合ADI、SSDI和KLIP算法，旨在从散射光背景中区分真实信号并去除噪声。
2024-07-18 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
Scattering Transparency of Clouds in Exoplanet Transit Spectra
本研究探讨系外行星大气中超微米气溶胶的前向散射效应，发现其可使云层透明并产生正斜率光谱特征，该特征可被詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到。
2023-06-22 astro-ph.EP
Bound circumplanetary orbits under the influence of radiation pressure: Application to dust in directly imaged exoplanet systems
本文在含辐射压力的 Hill 问题中发现两类稳定宽逆行周期轨道，解释尘埃云沿恒星—行星轴的拉长，并用于说明 Fomalhaut b 及 JWST 观测限制。
2024-02-28 astro-ph.EP
Analytic models for albedos, phase curves and polarization of reflected light from exoplanets
新的观测设施越来越有能力观测凌日和直接成像的太阳系外行星的反射光。在这项研究中，我们提供了一个分析框架来解释所观察到的相位曲线，几何椭圆，和极化的巨行星大气。我们使用标量和矢量形式计算均匀半无限大气中非保守瑞利散射的观测量。此外，我们计算相位曲线和朗伯，各向同性和各向异性散射相函数的相位曲线。本文给出了半无限大大气中瑞利散射的几何曲率和球面曲率作为散射曲率的函数的解析表达式。给定一个观测到的几何散射度，我们的处方可以用来估计潜在的散射散射度的大气，这反过来又是大气的散射和吸收特性的指示。我们还研究了瑞利散射大气中偏振对行星-恒星系统轨道参数的依赖性，特别是对轨道倾角的依赖性。我们展示了非凌日系外行星的轨道倾角是如何从它们观测到的偏振参数中受到约束的。我们巩固的形式主义，解决方案的技术，并在文献中提供的分析模型的结果，往往分散在各种来源，并提出了一个系统的程序来计算反射光的反射率，相位曲线和偏振。
2011-12-19 astro-ph.EP
First Scattered-Light Image of the Debris Disk around HD 131835 with the Gemini Planet Imager
我们提出了第一个散射光图像的碎片盘周围的HD 131835在$H$波段使用双子座行星成像仪。HD 131835是一颗$\sim$ 1500万年前的A2 IV星，距离$\sim$ 120秒差距，位于天球-半人马座OB星协。我们只在偏振光中检测圆盘，并对峰值总强度设置上限。没有发现类似系外行星的点源。与其中红外热发射相比，散射光下的盘显示出相似的取向，但不同的形态。散射光盘在盘平面中从$\sim$ 75 AU延伸到$\sim$ 210 AU，具有大致平坦的表面密度。我们的蒙特卡罗辐射转移模型可以很好地描述由硅酸盐和无定形碳的混合物组成的模型盘的观测。除了由于较强的前向散射而导致的明显亮度不对称外，我们还发现了沿长轴的弱亮度不对称，在3-σ水平上，东北侧比西南侧亮1.3倍。
2015-11-20 astro-ph.EP
Colors of a Second Earth II: Effects of Clouds on Photometric Characterization of Earth-like Exoplanets
作为未来直接成像的类地系外行星的调查的试验台，我们提出了从EPOXI航天器获得的多波段昼夜光变曲线的地球表面成分的恢复。我们发现，海洋，土壤和植被的存在和纵向分布合理地再现拟合所观察到的颜色变化与一个简化的模型组成的先验已知的海洋，土壤，植被，雪和云的光谱。利用辐射转移程序模拟了大气（包括云）对地表散射光的影响。还确定了未来观测系外行星所需的噪声水平。我们的模型依赖的方法使我们能够推断出存在的主要元素的行星（在地球，云和海洋的情况下）与观测具有S/N $\gtrsim 10$在大多数情况下，如果S/N $\gtrsim 20$的高置信度。此外，S/N $\gtrsim 100$使我们能够以一种相当独立于模型的方式检测海洋和云以外的成分的存在。我们的反演过程中产生的云覆盖的退化也被量化。虽然与无云的情况相比，云层覆盖显着稀释了颜色变化的幅度，但颜色变化的模式仍然存在。因此，即使对于云层覆盖与地球相似的系外行星，通过光变曲线拟合研究表面特征的可能性仍然存在。
2011-06-30 astro-ph.EP
Debris Disk Results from the Gemini Planet Imager Exoplanet Survey's Polarimetric Imaging Campaign
我们报告的结果，${\sim}4$一年的直接成像调查的104颗恒星，解决和表征拱星碎片盘散射光的双子座行星成像仪系外行星调查的一部分。我们的目标是附近的（${\lesssim}150$ pc），年轻的（${\lesssim}500$ Myr）恒星具有高红外过量（$L_{\mathrm{IR}} / L_\star > 10^{-5}$），包括38个以前解决的磁盘。观测是使用双子座行星成像仪高对比度积分场摄谱仪在$H$ -波段（1.6 $μ$ m）日冕偏振模式下进行的，以测量偏振和总强度。我们解决了26个碎片盘和三个原行星/过渡盘。七碎片磁盘解决散射光的第一次，包括新提出的HD 117214和HD 156623，我们量化的基本形态，其中五个使用辐射转移模型。除了HD 156623之外，我们所有探测到的碎片盘都有灰尘贫乏的内孔，它们的散射光半径通常大于从分辨的热发射测量的相应半径和从光谱能量分布推断的半径。为了评估灵敏度，我们报告对比并考虑未检测到的原因。检测与高IR过量和高倾斜度密切相关，尽管偏振测定优于用于检测低倾斜度盘（${\lesssim} 70 °$）的总强度角差分成像。基于调查后的统计数据，我们改进了我们的调查前的目标优先级度量预测极化磁盘可检测性。我们还研究了散射光磁盘的背景下，气体，远红外，毫米探测。比较两个磁盘的$H$ -带和ALMA通量显示不同的晶粒特性的初步证据。…
2020-06-24 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Imaging the LkCa 15 system in polarimetry and total intensity without self-subtraction artefacts
European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；Indian Institute of Astrophysics（印度天体物理研究所）；Pondicherry University（本地治里大学）；University of Potsdam（波茨坦大学）；University of Galway（高威大学）；The University of Tokyo（东京大学）
利用星跳法成像与相函数诊断，研究LkCa 15系统尘埃颗粒性质，发现内盘无新行星伴星，但对200天文单位外的上界质量限制为1.5 MJ。
2025-12-20 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Analytic Scattering and Refraction Models for Exoplanet Transit Spectra
对系外行星凌日光谱的观测对于了解遥远世界的物理和化学至关重要。不透明度源和许多物理过程的影响结合起来，以设置过境光谱的形状。其中两个关键过程-折射和云和/或霾的前向散射-最近已经有了大量的研究。然而，这些过程的模型通常是复杂的，这使得它们无法纳入观测分析和标准的过境频谱工具。在这项工作中，我们开发的解析表达式，允许在过境光谱的前向散射和折射效应的有效参数化。我们推导出一个有效的倾斜光学深度，其中包括前向散射光的校正，并提出了这种校正的解析形式。我们验证我们的校正对全物理过境光谱模型，包括散射，我们探讨在何种程度上忽略前向散射效应可能会偏置模型。此外，我们验证了一个共同的解析表达式的折射边界的位置，我们表示在过境光谱中探测的最大压力。这个表达式的目的是很容易地纳入现有的工具，我们讨论了如何检测的折射边界可以帮助指示背景大气成分，通过约束散装的大气活动。最后，我们表明，不透明的瑞利散射和碰撞诱导吸收将超过折射的影响，类似的大气，其平衡温度高于400-500 K。
2017-11-03 astro-ph.EP
Imaging exoplanets with coronagraphic instruments
系外行星科学是当今天文学的一个非常活跃的领域，其问题仍然没有解决，例如行星系如何形成和演化（发生，过程），为什么观察到如此多样的系外行星（质量，半径，轨道参数，温度，成分），以及行星，拱星盘和它们的宿主恒星之间的相互作用。有几种互补的方法用于探测系外行星。其中，成像旨在直接探测系外行星和星周盘反射、散射或发射的光。这允许它们的光谱和偏振特性。这种成像仍然是具有挑战性的，因为大的光度比（1 e4 - 1 e10 $）和小的角间距（角秒的几分之一）之间的恒星和它的环境。在过去的二十年里，包括日冕照相术在内的许多技术已经发展起来，使系外行星成像成为现实。这篇评论给出了一个广泛的概述的子系统，构成一个日冕仪成像外行星系统。它特别适用于该领域的非专业人士或新人。我们解释了日冕照相的原理，并提出了一个形式主义来理解他们的行为。我们讨论了波前像差对日冕仪性能的影响，以及它们如何在科学图像中引起恒星散斑。最后，我们提出了仪器和信号处理技术用于对天空的最小化或后验校准这些斑点，以提高性能的日冕仪。
2023-02-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
Illusion and Reality in the Atmospheres of Exoplanets
系外行星的大气层揭示了它们除了质量、半径和轨道之外的所有属性。根据体积密度，我们知道大于1.5地球半径的系外行星必须有气体包层，因此有大气层。我们讨论了表征系外行星大气的当代技术。测量是困难的，因为即使在目前有利的情况下，信号也可能小到宿主恒星流量的0.001%。因此，一些早期的结果是虚幻的，并没有得到随后的调查证实。到目前为止，突出的幻觉包括偏振散射光，温度反转和碳行星的存在。该领域从最初的试探性的，往往是不正确的结论，收敛到外行星大气层的现实。这一现实是通过近距离系外行星的凌日和遥远轨道上年轻或巨大系外行星的直接成像来揭示的。现在，在像海王星这样小的系外行星中，已经有力地检测到了几种原子和分子成分。在我们目前的观测中，云和霾的影响似乎无处不在。当前前沿的主题包括测量巨行星中的重元素丰度，检测碳基分子，测量大气温度分布，定义潮汐锁定行星的热循环效率，以及推动检测和表征超级地球的大气。未来的观测站包括詹姆斯·韦伯太空望远镜和地面上的新一代超大望远镜。在更遥远的地平线上，美国宇航局的HabEx和LUVOIR任务的概念可以将系外行星大气层的研究扩展到地球的真正双胞胎。
2017-01-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Inferring Late Stage Enrichment of Exoplanet Atmospheres from Observed Interstellar Comets
前两个星际天体的发现意味着，平均而言，每颗恒星都通过将这些天体从宿主系统中喷射出来，为银河系的人口贡献了大量的物质。由于散射是一个混沌的过程，因此应该将相当数量的物质注入到每个系统的内部区域。对于向内运动并与行星相互作用的彗星，这封信估计了作为行星质量和轨道参数函数的吸积或向外散射的物质的比例。这些计算表明，行星的逃逸速度小于其当前的轨道速度将有效地吸积彗星。我们估计了当前太阳系外行星普查成员的吸积效率，并发现行星种群，包括但不限于热和温暖的彗星，次海王星和超级地球，可以有效地捕获彗星。这种彗星富集可能对形成后的大气成分和化学产生重要影响。因此，未来对星际彗星的探测和成分测量将提供对可能富集太阳系外行星子群的物质的直接测量。最后，我们估计的效率，这种富集机制的太阳系外行星，将观察与$\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
Feasibility study on retrieving exoplanetary cloud cover distributions using polarimetry
本研究针对系外行星测绘中偏振测量受关注不足的问题，利用POLARIS代码验证了临边偏振可反演云量分布，并明确了有无宿主恒星场景下反演温带类木行星纬向云量所需的偏振精度上限。
2024-05-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
Frequency Modulation of Directly Imaged Exoplanets: Geometric Effect as a Probe of Planetary Obliquity
我们考虑了直接成像的系外行星的散射光曲线的时频分析。结果表明，由于行星的几何效应和轨道倾角引起的视周日周期的频率调制。我们构建了一个模型的频率调制，并将其与从模拟的无云地球光变曲线的伪维格纳分布中提取的瞬时频率进行比较。该模型提供了良好的协议与模拟的调制因子，即使是高斯噪声的光曲线与信号。值得注意的是，瞬时频率的形状对顺时针旋转、逆时针旋转和极上旋转之间的差异很敏感。虽然我们的技术需要的是静态的地图，但它不需要解决行星的地图。时频分析是对利用幅度调制的其他方法的补充。本文论证了在未来的研究中，直接成像的系外行星的表征的光度变化的频域的重要性。
2020-04-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
Direct Imaging of Irregular Satellite Disks in Scattered Light
直接的成像调查发现，长周期的超级彗星是罕见的。相比之下，ALMA最近对原行星盘中广泛存在的间隙进行的建模表明，在大的分离距离上，存在大量较小的海王星到海王星质量的行星。来自这些低质量行星的热辐射在光学和近红外波长处可以忽略不计，只在反射光中留下微弱的信号。行星在如此大的轨道距离上不会散射足够的光，但有一种自然的方法来增强其反射面积。在我们的太阳系中，四颗巨行星中的每一颗都拥有数十颗不规则卫星，这些卫星是被引力捕获的微行星，充满了它们的主行星的引力影响范围。我们今天所看到的是激烈碰撞演化的残余物。在早期，它们会产生明亮的环绕行星的碎片盘。我们调查的属性和可探测性，这样的不规则卫星盘（ISDs）的碰撞演化模型，从肯尼迪和怀亚特2011年。我们发现ISD亮度峰值在ALMA探测的$10-100$ AU范围内，并且可以使行星在即将到来的高对比度仪器的广泛参数范围内可检测。我们认为，未来的仪器具有广泛的视野，可以同时表征已知的近距离行星的大气，并揭示人口的长期$\sim$海王星木星质量系外行星无法进入其他检测方法。这提供了一个补充和令人信服的科学案例，将阐明行星系的早期生命。
2020-01-24 astro-ph.EP
Light Scattering Measurements of KCl Particles as an Exoplanet Cloud Analog
本研究搭建了ExCESS装置测量KCl系外行星云模拟物的光散射特性，发现常用的Lorenz-Mie理论无法准确描述非球形KCl颗粒的散射行为，强调了非球形颗粒对系外行星大气模型及未来空间观测的重要性。
2024-11-01 astro-ph.EP astro-ph.IM
Dynamic mineral clouds on HD 189733b II. Monte Carlo radiative transfer for 3D cloudy exoplanet atmospheres: combining scattering and emission spectra
随着当前和新一代望远镜对系外行星大气层的三维空间特性进行越来越详细的观测，具有不均匀不透明度结构的云形成大气层的三维散射效应建模对于解释观测数据变得越来越重要。我们模拟了HD 189733b的模拟云形成，不均匀的不透明度，热木星大气的散射和发射特性。我们将我们的结果与HST和Spitzer数据进行比较，并量化了三维多重散射对大气可观测特性的影响。我们讨论了HD 189733b的潜在观测特性，用于即将到来的TESS和CHEOPS任务。我们开发了一个Monte Carlo辐射转移代码，并将其应用到我们的三维辐射流体动力学，云形成模拟HD 189733 b的后处理输出。为了提高云粒子散射事件的信噪比，我们采用了三种方差缩减技术：下一个事件估计、生存偏置和复合发射偏置。对于云粒子散射事件，根据三维云形成RHD结果和随机采样构造对数正态面积分布，以模拟混合粒径的Rayleigh和Mie散射行为。恒星光子包入射在东昼半球主要表现为瑞利，单散射行为，而多散射发生在西半球。结合散射和热发射光的预测是一致的HST和斯皮策二次过境观测。我们的模型预测也是一致的光学波长基于地面的偏振测量和HST B波段测量的几何约束。我们预测HD 189733b在TESS和CHEOPS光度带的表观几何散射度分别为0.205和0.229。
2017-01-18 astro-ph.EP
A Ground-Based Albedo Upper Limit for HD 189733b from Polarimetry
我们提出了50个夜晚的偏振观测HD 189733在$B$波段使用POLISH 2孔径集成偏振仪在利克天文台谢恩3米望远镜。该仪器于2011年投入使用，旨在搜索短周期系外行星的瑞利散射，因为散射光具有偏振性质。由于这些行星在空间上无法从它们的宿主恒星中分辨出来，行星对整个系统偏振的相对贡献预计在轨道过程中以百万分之十（ppm）的幅度变化。Lick 3-m望远镜的非零和10 ppm水平的可变性限制了我们测量的准确性，目前抑制了对这颗系外行星散射光的结论性检测。然而，观测到的变化幅度保守地设定了$3 σ$的上限为行星引起的极化系统的58 ppm的$B$波段，这与帕洛玛天文台5米望远镜的POLISH仪器先前的上限一致（Wiktorowicz 2009）。一个物理上激发的瑞利散射模型，其中包括多次散射的去极化效应，被用来保守地设置一个$3 σ$上限的$A_g < 0.37$的HD 189733 b的几何尺寸。该值与HST STIS掩星观测得出的值$A_g = 0.226 \pm 0.091$一致（Evans等人，2013），但与Berdyugina等人报告的大$A_g = 0.61 \pm 0.12$不一致（2011）。
2015-07-13 astro-ph.EP
The Color of Habitability
从其他星球上的生命到虚拟教室，这篇论文涵盖了广泛的研究主题，所有这些都基于我们如何看待其他世界。我们对月相、太阳系行星和系外行星大气的理解都来自于我们对光的解释，总有一天，我们对光的知识将被用作发现另一个星球上生命的证据。在我们把漫游者、登陆者和勇敢的灵魂散布在太阳系之前，我们只知道行星和卫星从太阳反射回来的光。我们今天在系外行星上的情况大致相同。我们的望远镜可以收集来自遥远世界的光线，但它们太远了，无法通过现场测量来证实我们的观测结果。很快，我们将能够收集来自更小的系外行星的光，最终，地球大小的系外行星将在其恒星的宜居带内运行。作为这些即将到来的观测的参考指南，还有什么比我们自己的太阳系更好的地方可以比较。我们所做的是测量我们太阳系中的行星，并将它们视为系外行星，以确定如何区分不同的表面类型。其结果是一个数据库的光谱，几何照片，和颜色的19个太阳系物体作为一个系外行星场指南。一个超越现场指南的步骤是一种探索世界的方式，只有物理和我们的想象力受到限制。通过使用计算机模型，我们可以创建数千个行星来确定任何环境的物理和化学稳定性。感兴趣的一个参数域是表面颜色对行星可居住性的作用。不同的材料具有独特的热性能，根据它们的颜色和照射它们的光线，可以冷却或加热表面。黑暗的海洋很好地吸收光线并加热，而白色的沙子具有高度反射性并保持凉爽。
2020-10-10 astro-ph.EP
The ALMA survey to Resolve exoKuiper belt Substructures (ARKS) V: Comparison between scattered light and thermal emission
Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；IPAG（天体物理与行星学研究所）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；Department of Physics and Astronomy, University of Exeter（埃克塞特大学物理与天文系）；Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics（中央研究院天文及天文物理研究所）；Aix Marseille Université（艾克斯-马赛大学）；LAM（地中海天文台）；Department of Astronomy and Steward Observatory, The University of Arizona（亚利桑那大学天文系和斯图尔德天文台）；Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology（加州理工学院地质与行星科学系）；Department of Astronomy, Van Vleck Observatory, Wesleyan University（卫斯理大学天文系和范弗莱克天文台）；School of Physics, Trinity College Dublin, the University of Dublin（都柏林三一学院物理学院）；Instituto de Astrofísica de Canarias（加那利群岛天体物理研究所）
ALMA调查通过比较散射光与热发射，研究尘埃盘中尘埃分布差异及其与气体的关系。
2026-01-18 astro-ph.EP
Global Mapping of an Exo-Earth using Sparse Modeling
我们开发了一种新的检索方案，从散射光变曲线获得系外行星的二维表面地图。在我们的方案中，L1范数和总平方变分，这是稀疏建模中使用的技术之一，相结合，采用找到最佳的地图。我们应用新的方法来模拟地球的散射光变曲线，并发现新的方法提供了一个更好的空间分辨率的重建地图比那些使用Tikhonov正则化。我们还将新方法应用于Fan等人（2019）在为期两年的DSCOVR/EPIC观测中获得的地球散射光变曲线。Tikhonov正则化的方法使我们能够解决北美，非洲，欧亚大陆和南极洲。除此之外，稀疏模型还识别了南美洲和澳大利亚，尽管可能由于极地观测权重较低而未能找到南极洲。此外，所提出的方法是能够检索地图从噪声注入光变曲线的一个假设的类地系外行星在5 pc的噪声水平预期从日冕图像从8米望远镜。我们发现，稀疏模型解决了澳大利亚，非洲-欧亚大陆，北美和南美使用2年的观测时间间隔为一个月。我们的研究表明，稀疏建模和每月1天或5天的多历元观测相结合，可用于确定未来的直接成像任务，如大型紫外/光学/红外探测器（LUVOIR）的地球模拟的主要特征。
2020-04-26 astro-ph.EP astro-ph.IM
SPHERE: the exoplanet imager for the Very Large Telescope
观测星周环境以寻找系外行星的直接信号和来自盘的散射光具有重要的仪器意义。在过去15年中，自适应光学、日冕照相术、光学制造、波前传感和数据处理方面的重大发展，加上一致的全球系统分析，使新一代高对比度成像仪和大型地面望远镜上的摄谱仪的性能大大提高。其中最具生产力的是为智利ESO甚大望远镜（VLT）设计和建造的系外行星研究光谱偏振高对比度成像仪（SPHERE）。SPHERE包括一个极端的自适应光学系统，一个高度稳定的公共路径接口，几种类型的日冕仪和三个科学仪器。其中两个，积分场摄谱仪（IFS）和红外双波段成像仪和摄谱仪（IRDIS），旨在有效地覆盖近红外（NIR）范围内的有效年轻行星搜索。第三个是ZIMPOL，用于可见光（VIR）偏振观测，以寻找系外行星的反射光和碎片盘散射的光。这套由三个科学仪器组成的套件能够以前所未有的角分辨率在可见光和近红外线范围内研究星周环境。在这项工作中，我们提出了完整的仪器和它的天空性能后，4年的操作在VLT。
2019-10-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
Circular polarization as a probe of cloud properties and asymmetries in giant exoplanet atmospheres
Institute of Theoretical Physics and Astrophysics, Kiel University（基尔大学理论物理与天体物理研究所）
本研究利用圆偏振测量，结合米氏散射理论与蒙特卡洛辐射传输模拟，可探测系外巨行星大气的云特性与不对称性，该信号微弱，需技术进步才能实现实际探测。
2026-08-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
Exoplanet Cartography using Convolutional Neural Networks
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
在不久的将来，专用望远镜将在反射光中观察类地系外行星，从而对其进行表征。由于巨大的距离，每颗系外行星都是一个像素，但其光谱通量的时间变化包含了有关行星表面和大气的信息。我们测试卷积神经网络从模拟的单像素通量和偏振观测中检索行星的旋转轴，表面和云图。我们调查的假设，行星反射朗伯在检索，而他们的实际反射是双向的，并包括在检索偏振。我们模拟观测沿行星的轨道使用辐射转移算法，包括偏振和双向反射植被，沙漠，海洋，水云，和瑞利散射在6个光谱波段从400到800 nm，在各种光子噪声水平。覆盖模型行星的小平面的表面类型和云模式是基于概率分布的。在检索测试行星的地图之前，我们的网络通过模拟数百万颗行星的观测进行训练。神经网络可以约束旋转轴的均方误差（MSE）小至0.0097，这取决于轨道倾角。在一个双向反射的行星上，92%的海洋和85%的植被，沙漠和云的小面被正确地检索，在没有噪音的情况下。有了真实的噪音，仍然可以用专用望远镜检索主要的地图特征。除了正面轨道，一个用朗伯反射行星训练的网络，在观察双向反射行星时，会产生显著的检索错误，特别是行星极点周围的亮度伪影。包括偏振改进了旋转轴的检索以及海洋和云小平面的检索的准确性。
2022-04-25 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.LG
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
First laboratory demonstration of real-time multi-wavefront sensor single conjugate adaptive optics
本文首次在实验室演示了结合SHWFS与FAST的多波前传感器单共轭自适应光学实时控制，在SEAL平台上以200 Hz环路速度验证其消除散斑噪声、提升ELT宜居带系外行星成像能力的潜力。
2023-08-10 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
Probing for Exoplanets Hiding in Dusty Debris Disks: Disk Imaging, Characterization, and Exploration with HST/STIS Multi-Roll Coronagraphy
外行星系统中星周碎片的空间分辨散射光图像限制了这些系统中尘埃粒子的物理性质和轨道。他们还告知共同轨道（但看不见）的行星，系统架构和力量扰动星光散射CS材料。使用HST/STIS光学日冕仪，我们已经完成了一个方案的观测阶段，研究尘埃的空间分布在10 CS碎片系统，和一个“成熟”的原行星盘都与HST谱系，使用PSF减去多辊日冕仪。这些观测探测了最近恒星的星心距离> 5 AU，同时解析了远远超出的盘子结构，对应于我们太阳系中的巨行星和柯伊伯带区域。他们还揭示了在较大的星心距离上的漫射非常低的表面亮度尘埃。我们提出了新的结果，包括较暗的磁盘，如HD 92945确认，更好地揭示，存在一个狭窄的内部碎片环内一个较大的弥漫尘埃盘。其他具有环状子结构、显著不对称性和复杂形态的盘包括：HD 181327，其喷出物来自最近在外柯伊伯带的大规模碰撞; HD 61005建议与本地ISM相互作用; HD 15115和HD 32297，也在环境相互作用的背景下讨论。这些盘和HD 15745表明，碎片系统的演变不能孤立地看待。对于AU Mic的边缘盘，面外表面亮度不对称性在> 5 AU可能暗示一个或多个行星扰动。Mp Mus原行星盘的时间分辨图像提供了盘照明的空间分辨时间变化。这些和其他来自我们计划的新图像使我们能够在太阳系的背景下直接比较这些系外行星碎片系统的结构。
2014-07-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
The first scattered light images of HD 112810, a faint debris disk in the Sco-Cen association
本研究利用VLT/SPHERE对Sco-Cen星协中具有红外超的F型中期恒星HD 112810开展高对比度观测，首次在散射光中分辨出其半径118±9au、倾角约75.7°的单带暗弱碎片盘，为后续尘埃性质研究提供了基础。
2023-09-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Sensitivity of the Roman Coronagraph Instrument to Exozodiacal Dust
太阳系外尘埃是恒星系统宜居带内和附近的彗星和小行星的温暖碎片，揭示了形成行星系的物理过程。来自这些尘埃的散射光也是背景通量的一个来源，这是未来拍摄类地行星时必须克服的问题。这项研究量化了南希格雷斯罗马太空望远镜日冕物质对其他恒星周围的黄道光尘（exozodi）散射光的敏感性。使用的样本149附近的恒星，以前选择的最佳检测的可居住的系外行星的空间天文台，我们发现的最大数量的exozodiacal磁盘与可观察到的\textit{inner}宜居带边界是6和可观察到的外部宜居边界的数量是74。一佐迪被定义为一颗太阳质量恒星周围22 $m_{\rm V}\ $弧秒$^{-2}$的可见光表面亮度，近似于地球等效日射时可见光的散射光亮度。在散斑限制的情况下，其中信噪比受散斑时间稳定性而不是散粒噪声的限制，对宜居带的中值$5σ$灵敏度为每个分辨率元素12佐迪。对于当前最佳估计性能，该估计是在日冕仪的内部工作角处计算的，忽略仪器性能的不确定性的裕度，并包括后处理斑点抑制因子。对于一个对数范数分布的exozodi水平的中位数exozodi为3 $\times$太阳zodi，我们发现，罗马日冕仪将能够进行5个$σ$检测exozodiacal磁盘散射光从13个系统，95\%的置信区间跨越7-20个系统。这种灵敏度使罗马日冕补充基于地面的测量exozodiacal热排放和约束灰尘的尘埃。
2021-12-23 astro-ph.EP astro-ph.IM
A Scatter of Light from a Polarized World
本文利用 POLISH2 偏振仪以 7.2σ 置信度发现热木星 HD 189733b 的线偏振散射光，揭示其大气中存在小尺寸硅酸盐粒子，并据此将 B 波段几何反照率下限提升至 0.26，验证了 Rayleigh 散射对蓝色光学斜率的贡献。
2025-09-23 astro-ph.EP
Analytic Light Curves in Reflected Light: Phase Curves, Occultations, and Non-Lambertian Scattering for Spherical Planets and Moons
我们推导出有效的，封闭的形式，可微的，和数值稳定的解决方案，从一个球形行星或月球在反射光中看到的流量测量，无论是在或出掩星。我们的表达式适用于计算的散射光相位曲线的系外行星，二次食光曲线的光学，或未来的测量的行星-月球和行星-行星掩星，以及测光的太阳系机构。我们推导出我们的解决方案，朗伯体照明的点源，但扩展到模型照明源的有限角尺寸和粗糙表面与相位相关的散射。我们的算法是在开源的星空映射框架内用Python实现的，并且在设计时考虑了高效的基于梯度的推理。该算法比直接数值计算方法快4-5个数量级，精度提高约10个数量级。我们展示了如何在这里开发的技术可能有一天会导致类地行星表面的二维地图的建设，有可能使大陆和海洋的探测系外行星的宜居带。
2021-03-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
Signatures of Clouds in Hot Jupiter Atmospheres: Modeled High Resolution Emission Spectra from 3D General Circulation Models
对热木星系外行星的散射光和热辐射的观测表明，它们的大气中存在不均匀的气溶胶。3D大气环流模式（GCM）试图模拟气溶胶的影响，已被开发来了解其动力学结构背后的物理过程。在这项工作中，我们调查如何不同的方法来气溶胶建模在大气环流模型的热彗星影响高分辨率的热发射光谱在整个行星的轨道的持续时间。使用的结果与温度相关的云形成的GCM，我们计算光谱的一个代表性的热木星与不同的假设云的垂直范围和厚度。然后，我们将这些光谱与没有云或只是经过后处理（即，随后添加到已完成的清晰模型中）。我们表明，在GCM中的云的温度依赖性治疗产生高分辨率的发射光谱，是明显不同的清晰和后处理的情况下-无论是在连续通量水平和线剖面-和增加云的垂直范围和厚度导致这些功能的更大的变化。我们评估的净多普勒频移的频谱引起的全球风和地球的旋转，并表明它们是强烈的相位依赖性，特别是对于模型更厚，更广泛的云。这项工作进一步证明了辐射反馈在热彗星的多云大气模型中的重要性，因为这可能对解释系外行星大气的光谱观测产生重大影响。
2021-01-13 astro-ph.EP
Planet cartography with neural learned regularization
Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)（加那利群岛天体物理研究所）；Universidad de La Laguna（拉古纳大学）
寻找地外生命是地外行星科学的目标之一。探测系外行星的生命特征可能首先通过反射/透射光谱法确定行星大气的整体组成来完成。然而，要完全了解适居性条件，肯定需要绘制液态水、大陆和/或云的存在图。自旋轨道层析成像是一种技术，它允许我们使用行星表面散射的光来获得其他恒星周围系外行星表面的地图。我们利用深度学习的潜力，并提出了一种用于外地球的映射技术，其中正则化是从模拟表面学习的。逆映射问题的解决方案是一个深度神经网络，可以用合适的训练数据进行端到端的训练。在这项工作中，我们建议使用基于行星程序生成的方法，灵感来自我们在地球上发现的东西。我们还考虑映射恢复的表面和存在的持续云在多云的行星。我们表明，一个可靠的映射可以进行与我们的方法，产生非常紧凑的大陆，即使使用单通带观测。更重要的是，如果系外行星像地球一样部分多云，我们可以潜在地绘制出总是发生在表面上相同位置的持久云的分布（与地形和海面温度相关）以及在表面上移动的非持久云。这将成为人们可以在系外行星上进行的第一次测试，以检测活跃的气候系统。对于位于恒星宜居带的小型岩石行星来说，这种天气系统将由水驱动，探测可以被认为是真正宜居条件的强有力代理。
2020-12-10 astro-ph.EP cs.CV cs.LG
The characterisation of water ice in debris discs: implications for JWST scattered light observations
本研究模拟水冰参数对不同光谱型恒星碎屑盘散射光外观的影响，并为 JWST 滤光片选择与冰相、温度及粒径约束提供观测策略。
2024-08-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
Keck Observations in the INfrared of Taurus and $ρ$ Oph Exoplanets And Ultracool dwarfs (KOINTREAU) I: A Planetary-Mass Companion and a Disk-Obscured Stellar Companion Discovered in Taurus
California Institute of Technology（加州理工学院）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；UK Astronomy Technology Centre（英国天体物理技术中心）；University of San Diego（圣地亚哥大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Jet Propulsion Laboratory（喷气推进实验室）；California State University Northridge（北岭加州州立大学）
凯克望远镜在塔罗斯发现行星质量伴星和被盘遮挡的恒星伴星，通过近红外观测确定其光谱和质量特性。
2025-12-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Polarimetric and radiative transfer modelling of HD 172555
HD 172555周围的碎片盘最近由甚大望远镜的光谱偏振高对比度系外行星研究仪器在近红外偏振散射光中成像。在这里，我们提出了光学孔径偏振测量HD 172555的高精度偏振仪器（HIPPI），其继任者HIPPI-2的英澳望远镜。我们寻求完善光盘的组成尘埃颗粒的约束条件相结合，我们的偏振测量与可用的红外和毫米测光模型的散射光和连续发射光盘。我们使用3D辐射转移代码的光盘建模，假设从SPHERE观测获得的光盘的方向和范围。在对星际介质的贡献进行校正后，我们的多波长HIPPI/-2观测（幅度和方向）与最近的SPHERE偏振测量结果一致，其分数偏振$p = 62.4 \pm 5.2$ ~ppm在722.3 nm处，位置角为$θ= 67 \pm 3^{\circ}$。多波长的偏振可以被致密的球形尘埃颗粒（即米氏理论）充分复制，这些尘埃颗粒的大小约为1.2 $μ$ m，假设天文硅酸盐成分，或3.9 $μ$ m，假设来自圆盘的辐射转移模型的成分。因此，我们能够再现空间分辨光盘发射和偏振与一个单一的晶粒组成模型和尺寸分布。
2020-11-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Polarimetry in Planetary Sciences and Astronomy
Universität Bern（伯尔尼大学）；ARTORG Center for Biomedical Engineering Research, Universität Bern（伯尔尼大学ARTORG生物医学工程研究中心）；Center for Space and Habitability, Universität Bern（伯尔尼大学太空与宜居性中心）；Division of Space Research and Planetary Sciences, Physics Institute, Universität Bern（伯尔尼大学物理学院空间研究与行星科学系）；IPAG, Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学IPAG实验室）；Department of Physics, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院物理系）；Sterrewacht Leiden, Universiteit Leiden（莱顿大学莱顿天文台）
本文探讨了极化在行星科学和天文学中的应用，重点介绍瑞士在极化光学和极化仪器方面的最新发展，以及极化技术在探测系外行星和研究天体表面性质中的重要性。
2026-04-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
The TESS-Keck Survey I: A Warm Sub-Saturn-mass Planet and a Caution about Stray Light in TESS Cameras
我们报告的探测土星大小的系外行星轨道HD 332231（TOI 1456）的光变曲线从凌日系外行星调查卫星（TESS）。HD 332231是一颗F8矮星，V波段星等为8.56，TESS在14和15区观测到。我们检测到一个单一的过境事件，在部门15前的数据调节（PDC）光变曲线。我们获得了HD 332231的光谱后续观测与自动行星望远镜，凯克一号和宋望远镜。我们从径向速度（RV）观测中推断出的轨道周期导致在14号扇区发现了另一个凌日，由于散射光污染，该凌日被PDC掩盖。对凌日和RV数据的联合分析证实了HD 332231 b的行星性质，它是一颗土星大小（$0.867^{+0.027}_{-0.025} \; R_{\rm J}$）、亚土星质量（$0.244\pm0.021 \; M_{\rm J}$）的系外行星，在18.71天的圆形轨道上运行。HD 332231 b的低表面重力和相对较低的恒星通量使其成为透射光谱学的一个引人注目的目标。此外，恒星的相似度可能是通过罗西特-麦克劳克林效应测量的，这是一个令人兴奋的前景，因为HD 332231 b的轨道距离为0.14天文单位。光谱观测并没有提供HD 332231系统中存在其他行星的实质性证据，但需要继续进行RV监测以进一步确定该系统的特征。我们还预测，TESS扇区14-16的PDC光变曲线中被屏蔽数据的频率和持续时间可能会隐藏一些轨道周期在…
2020-04-29 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Cold Debris Disks as Strategic Targets for the 2020s
冷碎片盘（T $<$ 200 K）类似于太阳系柯伊伯带中的尘埃-尘埃是由行星、太阳和当地星际介质扰动的小天体蒸发和碰撞产生的。来自碎片盘的散射光既是看不见的行星的路标，也是直接成像类地行星的污染源，但这些盘的许多细节知之甚少。我们为附近碎片盘的研究制定了一个关键的观测路径，重点是定义散射光和磁盘热发射之间的经验关系，探测碎片盘的动力学和特性，并直接确定行星对磁盘的影响。我们赞同国家科学院关于系外行星科学战略和天体生物学战略的报告中发表的研究结果和建议，以寻找宇宙中的生命。这份白皮书扩展和补充了其中的材料，重点关注附近恒星周围的碎片盘。正在提交关于碎片盘内部温暖区域的单独补充文件（Mennesson等人），碎片盘演变模型（Gaspar等人），粉尘性质的研究（Chen等人），和来自盘的热发射（Su等人）。
2019-06-05 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Upsilon Andromedae b in polarized light: New constraints on the planet size, density and albedo
偏振测量是一种探测和表征系外行星及其大气的新工具。测量了来自非凌日热木星$\upsilon$ ~And~b的偏振散射光，以进一步限制其轨道、质量、密度和几何常数。我们获得了偏振测量的$UBV$带的轨道周期和推导出的平均峰-峰振幅$(49 \pm 5)\times10^{-6}$在斯托克斯$q$和$u$。从我们的数据，我们评估轨道倾角$i=111\degr\pm11\degr$，经度的升交点$Ω=236\degr\pm12\degr$（或相当于56 \degr），散射大气的有效尺寸在光学蓝色的$1.36\pm0.20$ \，$R_{\rm J}$。结合光谱测量，这些结果得到了行星质量$0.74\pm0.07$ \、$M_{\rm J}$、平均密度$0.36\pm0.08$ \，g\，cm $^{-3}$和表面重力$\sim10^3$ \，cm\，s $^{-2}$，这表明$\upsilon$ ~And~b与其他膨胀的热彗星非常相似。我们还显著改进了近星点历元$T_{\rm p}={\rm JD}2,450,032.451$、内合历元$T_{\rm t}={\rm JD}2,450,034.668$和近星点经度$ω=279\degr\pm14\degr$。后者表明行星c和d的拱点共振也包括行星b。获得的限制波长依赖的几何反射率（平均0.35）表明其相似的海王星的峰值反射率在蓝色。结合所…
2011-09-14 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Spiral Arms in the Asymmetrically Illuminated Disk of MWC 758 and Constraints on Giant Planets
我们提出了第一个近红外散射光检测的过渡盘与赫比格Ae星MWC 758使用的数据作为战略探索的一部分，系外行星和斯巴鲁，和1.1微米的HST/NICMOS数据。虽然亚毫米研究表明有一个r=0.35的尘埃耗尽空腔，但我们发现散射光距离恒星0.1（20-28 AU），在H，K '或Ks处没有可见的空腔。我们发现两个小规模的螺旋结构，不对称的阴影外盘。我们使用螺旋密度波理论对其中一个螺旋进行了建模，并得出了一个H ~ 0.18的磁盘纵横比，表明动态温暖的磁盘。如果螺旋图案是由扰动激发的，我们估计它的质量为5+3，-4兆焦耳，在行星过滤模型预测吸积继续到恒星的范围内。使用L'处的非冗余孔径掩蔽数据和K'和Ks处的局部优化图像组合的角微分成像的组合，我们排除了Herbig Ae恒星300质量范围内的恒星或大质量棕矮星同伴，以及除了行星质量之外的所有0.5质量的同伴。使用COND模型，我们达到了5 σ对比度，将伴星限制在行星质量，1.0时为3-4 MJ，1.55时为2 MJ。总的来说，这些数据加强了MWC 758已经是一个年轻行星系统的情况。
2012-12-06 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
A Uniform Analysis of Debris Disks with the Gemini Planet Imager I: An Empirical Search for Perturbations from Planetary Companions in Polarized Light Images
基于GPI在偏振光下对24个碎屑盘的观测数据，本文统一分析了碎屑盘形态以寻找行星扰动迹象，发现19个盘存在非对称性，并揭示了盘特性与恒星温度间的显著相关性。
2023-11-24 astro-ph.EP
On the use of polarized thermal emission to constrain cloud grain size and temperature structure of sub-stellar objects
University of Hertfordshire（赫特福德大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；Nanjing Institute of Astronomical Optics & Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院南京天文光学技术研究所）；CAS Key Laboratory of Astronomical Optics & Technology, Nanjing Institute of Astronomical Optics & Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院南京天文光学技术研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本研究通过极化热发射分析，探讨云粒径和温度结构对亚恒星体大气的约束作用，提出利用偏振光谱突破传统通量光谱的退化问题。
2025-12-13 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
