Planet(esimal)s Around Stars with TESS (PAST) III: A Search for Triplet He I in the Atmospheres of Two 200 Myr-old Planets
我们报告了TOI-1807 b和TOI-2076 b,1.25和2.5 R $_{\rm Earth}$行星在0.55和10.4天的轨道上围绕附近的$\sim$ 200~ Myr年龄的K矮星凌日期间,在1083.2 nm的邻位(三重态)氦线中的过量吸收的搜索。我们将任何与跃迁相关的吸收的等效宽度分别限制为$<$ 4 mA和$<$ 8 mA。我们限制逃逸的太阳组成的大气TOI-1807 b和TOI-2076 b $\lesssim$ 1和$\lesssim$ 0.1 M $_{\rm Earth}$ Gyr $^{-1}$,分别取决于风的温度。TOI-1807 b没有H/He特征,这与表明岩石体的质量测量和流体动力学模型的预测相一致,即任何H主导的大气都是不稳定的,已经消失了。在TOI-2076 b的过境期间获得的差分光谱包含He I样的功能,但这非常类似于恒星线,并超出了过境间隔。直到更多的凌日被观察到,我们怀疑这是由于恒星的He I线的变化所产生的旋转的活跃地区和/或耀斑的年轻,活跃的主恒星。没有探测到逃逸可能意味着TOI-2076 b的质量比预期的大,恒星的EUV亮度较低,模型高估了逃逸,或者行星的大气层中H/He含量较低,主要是H $_2$ O等分子。行星风的光化学模型预测了一个半长轴,在这个半长轴上,三重氦I观测对质量损失最敏感:TOI-2076 b的轨道接近这个最佳值。今…
2022-11-05 astro-ph.EP
CARMENES detection of the CaII infrared triplet and possible evidence of HeI in the atmosphere of WASP-76b
超高温超新星是高度辐射的气体巨星,其平衡温度通常高于2000 K。对这些行星的大气研究表明,它们的透射光谱富含金属线,其中一些金属由于极端温度而被电离。在这里,我们使用CARMENES摄谱仪获得的WASP-76 b的两个过境观测,使用高分辨率透射光谱研究这颗行星的大气。利用这两个通道和CARMENES的红色和近红外波长范围的覆盖范围,我们重点分析了在8500 A的CaII红外三重态(IRT)和在10830 A的HeI三重态的研究。我们目前的发现CaII IRT在7 $σ$在大气中的WASP-76 b使用互相关技术,这是一致的,与以前的检测CaII H&K线在同一颗行星上,和大气研究的其他超热彗星报告的日期。行星的低质量密度,以及我们对系外行星接收到的XUV辐射的计算表明,这颗行星是具有HeI蒸发包层的潜在候选者,因此,我们对这方面进行了进一步的研究。透射光谱周围的氦三重态显示了广泛的和红移的吸收信号,在这两个过境观察。然而,由于HeI谱线周围有很强的大地污染,观测的信噪比相对较低,我们无法明确地得出结论,如果吸收是由于WASP-76 b大气中存在氦,我们认为结果只是一个上限。最后,我们重新审视了其他线,如NaI,LiI,H $α$,和KI周围的传输谱。此处报告的这些线的上限与先前的研究一致。
2021-08-31 astro-ph.EP
Analytical modeling of helium absorption signals of isothermal atmospheric escape
University of Duisburg-Essen(杜伊斯堡-埃森大学);The University of Tokyo(东京大学)
研究通过建立等温大气中氦吸收等效宽度的解析公式,探讨金属冷却对热化学结构及氦吸收特征的影响,为解释系外行星大气观测数据提供新视角。
2026-02-19 astro-ph.EP
High-resolution detection of neutral oxygen and non-LTE effects in the atmosphere of KELT-9b
氧气是在系外行星大气中检测到的许多最丰富分子的组成部分,也是追踪行星如何以及在何处形成的关键成分。特别是,OI 777.4 nm三重态被用来探测地球上的气辉和极光以及恒星大气中的氧丰度,但以前从未在系外行星大气中探测到过。我们提出了一个明确的地面探测中性氧777.4 nm三线在超热木星KELT-9 b,已知最热的巨行星的透射光谱。采用新的非局部热力学平衡(NLTE)辐射转移计算计算的合成光谱匹配的数据显着更好地比一个假设本地热力学平衡计算。这些NLTE的辐射转移计算表明质量损失率为10^8-10^9 kg s-1,超过了促进氧气和铁从大气中逃逸所需的10^7-10^8 kg s-1的下限。假设太阳氧丰度,NLTE模型指向需要的微湍流和宏观湍流加宽的3.0 pm 0.7 km s-1和13 pm 5 km s-1,分别表示中高层大气中存在快风。目前和即将推出的高分辨率光谱仪将允许在其他系外行星中检测777.4 nm的OI三重态,这是一个强大的工具,当与NLTE效应的前向建模相结合时,可以限制系外行星大气的关键特征。
2021-12-22 astro-ph.EP
Helium absorption in exoplanet atmospheres is connected to stellar coronal abundances
10830埃附近氦三重态的凌日观测是研究系外行星大气及其质量损失的成功工具。形成这些谱线需要外行星大气中氦的电离和复合。这种电离是由极紫外线(EUV)波长的恒星光子引起的;然而,目前还没有活跃的望远镜可以观察到这部分恒星光谱。恒星极紫外光谱的相关部分由单独的发射谱线组成,其中许多是由日冕温度下的铁形成的。由于第一电离势(FIP)效应,在高活动低质量恒星中,日冕中的恒星铁丰度经常被观测到耗尽。我表明,恒星与高与低日冕铁丰度遵循不同的标度律,将它们的X射线发射和窄波段EUV通量,导致氦电离。我还表明,恒星的铁,氧丰度比在日冕中可以合理地从X射线CCD光谱测量,产生类似的结果,以高分辨率的X射线观测。考虑到日冕铁丰度,可以减少目前观察到的EUV辐射与系外行星氦过境深度之间的关系的大散射,改善系外行星透射光谱学的目标选择标准。特别是,以前令人困惑的海王星系外行星没有检测到氦,现在符合修订后的标度定律的预期。
2022-02-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Reconstructing the Extreme Ultraviolet Emission of Cool Dwarfs Using Differential Emission Measure Polynomials
描述M矮星周围行星的大气层需要了解M矮星在行星寿命内的光谱能量分布。像MUSCLES,HAZMAT和FUMES这样的调查已经收集了光谱类型的Teff和活动范围内的多波长光谱,但是这些恒星中的大多数的极紫外线通量(EUV,100到912埃)仍然没有被观测到,因为星际介质的遮蔽加上有限的探测器灵敏度。虽然存在具有可观测的极紫外线通量的目标,但目前没有观测150至912埃之间的运行设施。在这种状态下推断系外行星宿主的光谱对于研究行星大气的演化至关重要,因为EUV加热了热层的顶部并驱动了大气逃逸。本文介绍了我们实现的差分发射测量技术来重建冷矮星的EUV光谱。我们通过将其应用于太阳和AU Mic来表征我们的方法的准确性和精密度。然后,我们将其应用于三个较暗的M矮星:GJ 832,巴纳德星和TRAPPIST-1。我们证明,最强的远紫外线(FUV,912至1700埃)发射线,观察与哈勃太空望远镜和/或远紫外光谱探测器,和一个粗糙的X射线光谱从钱德拉X射线天文台或XMM-牛顿,我们可以重建太阳的EUV光谱的一个因素内的1.8,与我们的模型的正式不确定性包含的数据。我们报告的综合EUV通量的M矮样品的不确定性之间的因素为2至7取决于现有的数据质量。
2021-02-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Probing Atmospheric Escape Through the Near-Infrared Helium Triplet
Université de Genève, Département d’Astronomie(日内瓦大学天文学系)
通过近红外氦三重态探测类地行星大气逃逸,利用NIGHT光谱仪和ANTARESS工作流程分析传输光谱,以研究行星大气特征。
2026-02-03 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Candidate O I 7774 Å Absorption from an Escaping Rock-Vapor Outflow of BD+05 4868 Ab
Indiana State University(印第安纳州立大学)
本研究通过凌星光谱在 BD+05 4868 Ab 中探测到候选 O I 7774 Å 吸收特征,提出其源于含氧矿物蒸气外流,并用非 LTE 激发模型成功解释,为岩石行星逃逸物质研究提供了新证据。
2026-10-06 astro-ph.EP
Characterisation of the upper atmospheres of HAT-P-32 b, WASP-69 b, GJ 1214 b, and WASP-76 b through their He I triplet absorption
本研究通过高分辨率 He I 三重态吸收观测结合1D流体动力学与非局部热力学平衡模型,表征了多颗系外行星的上层大气状态与质量损失率,发现光蒸发外流通常非常轻。
2023-04-07 astro-ph.EP
Vibrationally excited H2 mutes the He i triplet line at 1.08 μm on warm exo-Neptunes
振动激发的H2可减弱温暖系外海王星的He i三重线吸收,影响其大气层辐射特性。
2025-11-26 astro-ph.EP
Search for helium in the upper atmosphere of the hot Jupiter WASP-127 b using Gemini/Phoenix
大规模的系外行星搜索调查表明,大气逃逸是一个普遍存在的过程,它塑造了行星的演化和人口统计。然而,我们对这一过程缺乏详细的了解,因为迄今为止发现的系外行星很少能够探测到大气逃逸的特征。最近,在1.083 $μ$ m的亚稳态氦三重态已被证明是一个可行的窗口,存在的富氦逃逸信封周围的短周期系外行星。我们的目标是首次使用凤凰光谱仪在膨胀的热木星WASP-127 b的高层大气中寻找氦。我们观察到一次运输,并手动减少了数据,因为没有可用的管道。我们没有发现表明WASP-127 b周围存在氦的显著的在途吸收信号,并且在覆盖He三重态的0.075 nm通带中将过量吸收的90%置信上限设定为0.87%。考虑到这颗行星的大尺度高度,缺乏可探测的特征可能是由于不利的光电离条件,以填充亚稳态He三重态。这一结论得到了主恒星日冕和色球层活动较低以及系统年龄较老的推断的支持,这导致了行星周围相对温和的高能环境。
2020-07-17 astro-ph.EP
Evidence of energy-, recombination-, and photon-limited escape regimes in giant planet H/He atmospheres
流体动力逃逸是行星质量损失的最有效的大气机制,对行星演化有很大的影响。理论上已经确定了三种流体动力学逃逸机制:能量限制、复合限制和光子限制。然而,到目前为止,还没有关于这些政权的证据的报告。在这里,我们报告这三个制度的证据,通过分析氦I三重态在10830埃和Ly- $α$吸收涉及一个一维流体动力学模型,使我们能够估计氢重组和平流率。特别是,我们表明,HD 209458 b是在能量有限的制度,HD 189733 b是在重组有限的制度,和GJ 3470 b是在光子有限的制度。这些系外行星可以被视为其各自制度的基准案例。
2021-04-18 astro-ph.EP
Connection between planetary He I $λ$10830 Å absorption and extreme-ultraviolet emission of planet-host stars
本研究通过分析75颗恒星的新X射线与EUV校准及48个行星系统,证实了恒星XUV辐射与行星He I 10830 Å吸收之间存在稳健关系,可用于预测系外行星大气逃逸。
2025-01-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Homogeneous search for helium in the atmosphere of 11 gas giant exoplanets with SPIRou
本研究用 SPIRou 对11颗系外行星开展同质氦三重线搜索,确认3例探测并约束质量损失与热层性质,指出氦信号与恒星质量和XUV通量相关。
2023-07-10 astro-ph.EP
High-resolution confirmation of an extended helium atmosphere around WASP-107b
探索系外行星大气的蒸发是理解系外行星系统形成和演化的关键。紫外线中蒸发的主要示踪物是莱曼-α跃迁,它可以揭示扩展的外逸层。最近,近红外亚稳态氦三重态(1.08微米)揭示了几个系外行星的扩展热层,为蒸发打开了一扇新的窗口。我们的目标是在光谱上解决的第一个氦吸收签名检测WASP-107 b与HST/WFC 3。我们用高分辨率光谱仪CARMENES获得了WASP-107 b的一次凌日。在凌日期间,我们在行星静止框架中检测到5.54+/-0.27%的过量氦吸收特征。检测结果与之前使用WFC 3进行的检测结果一致。该特征显示在谱线的蓝色部分有过量吸收,表明HeI原子正在从WASP-107 b的大气中逃逸。我们解释的时间序列吸收光谱使用3D EVE代码。我们的观测结果可以通过将一个充满了半个洛希瓣的扩展热层和一个由亚稳态氦逃逸率(约为10^6 g/s)维持的大的外逸层尾部结合起来来解释。然而,在这种情况下,高层大气需要受到来自恒星的减少的光电离和辐射压力的影响,以使模型与观测结果相匹配。氦特征是从太空和地面探测到的。地面高分辨率信号带来了关于高层大气空间和动力学结构的详细信息,模拟表明,WASP-107 b的HeI信号探测了其热层和外逸层,从而将该信号确定为系外行星高层大气的可靠探测器。用近红外高分辨率摄谱仪(如CARMENES、SPIRou或NIRPS)进行的巡天将通过氦三重态提供对系外行星…
2019-01-23 astro-ph.EP
Is pi Men c's atmosphere hydrogen-dominated? Insights from a non-detecton of Hy Ly-alpha absorption
限制超级地球到次海王星大小的行星的组成是理解行星形成和演化过程的优先事项。pi Men c代表了此类行星大气和成分特征的独特目标,因为它受到强烈照射,并且其体积密度与丰富的H2O一致。我们用哈勃太空望远镜的STIS仪器通过H i Ly-alpha透射光谱在pi Men c的高层大气中寻找来自光解H2/H2O的氢,但没有探测到它。我们设定1(3)个上限,有效行星与恒星的大小比RLy-alpha/Rearth=0.13(0.24)和0.12(0.20)。我们重建了恒星光谱,并估计Men c接收到约1350 erg cm-2 s-1的5-912-Angstroms能量,足以引起快速的大气逃逸。一个有趣的解释是,Men c的大气层主要是H2O或其他重分子,而不是H2/He。根据我们的模型,丰富的氧气导致更少的大气层,从中性过渡到离行星更近的电离氢。我们将我们的未探测与其他探测尝试进行了比较,并初步确定了两种行为:密度<2 g cm-3的行星(可能是氢主导的大气)导致H i Ly-alpha吸收,而密度>3 g cm-3的行星(可能是非氢主导的大气)不会导致可测量的吸收。研究一个强辐射的亚海王星样本可能会提供一些统计学上的确认,如果它表明它们通常不会形成扩展的大气层。
2019-12-14 astro-ph.EP
Confirmation of WASP-107b's extended Helium atmosphere with Keck II/NIRSPEC
我们提出了探测氦在扩展大气中的亚土星WASP-107 b使用高分辨率($R \approx 25000$)近红外光谱凯克II/NIRSPEC。我们发现$7.26 \pm 0.24\%$(30 $σ$)的峰值过量吸收集中在10833 A处的HeI三重态上。氦吸收曲线的幅度和形状与CARMENES和HST先前对该行星逃逸氦的观测结果非常一致。这表明在两年的基线内,从行星逃逸的氦的特征没有显着的时间变化。这一结果证明了凯克II/NIRSPEC探测系外行星大气逃逸的能力,使其成为一个有用的工具,通过对HeI的地面观测,进一步了解系外行星大气的蒸发。
2020-01-21 astro-ph.EP
No escaping helium from 55 Cnc e
我们寻找逃逸的氦从热的超级地球55 Cnc e采取高分辨率光谱的1083 nm线在两个过境使用凯克/NIRSPEC。我们没有检测到氦吸收下降到90\%的上限250 ppm的过量吸收或0.27毫埃的等效宽度。这对应于小于$\sim10^9$ g/s的质量损失率,假设帕克风模型具有5000-6000 K的合理外逸层温度,尽管精确的约束在很大程度上取决于模型假设。我们认为氢和氦为主的大气成分,并找到类似的边界在这两种情况下的质量损失率。我们的流体动力学模型表明,如果55 Cnc e上存在轻质大气,我们的观测将很容易检测到它。加上Escherreich等人2012年没有检测到Lyman $α$吸收,我们的氦未检测表明55 Cnc e要么从未吸积过原始大气,要么在气体盘消散后不久就失去了原始大气。
2021-03-02 astro-ph.EP
Evolution of helium triplet transits of close-in gas giants orbiting K-dwarfs
本研究将一维流体动力学逃逸模型扩展至氢-氦大气,模拟绕K型矮星运行的近距气态巨行星演化,发现氦三重态凌星吸收特征随行星演化而减弱,年轻行星可产生4%至7%的吸收。
2025-04-01 astro-ph.EP
The GAPS programme at TNG XXII. The GIARPS view of the extended helium atmosphere of HD189733 b accounting for stellar activity
太阳系外行星的轨道非常接近他们的主恒星是强烈的辐射。这可能导致上层大气层膨胀并蒸发到太空中。在1083.3nm处的亚稳态氦(HeI)三重态最近被证明是探测扩展和逃逸的系外行星大气的有力诊断。我们进行高分辨率透射光谱的过境热木星HD 189733 b的GIARPS(GIANO-B + HARPS-N)观测模式的国家伽利略望远镜,利用同时光学+近红外光谱覆盖范围来检测氦在行星的扩展大气和测量恒星的磁活动对行星吸收信号的影响。在HD 189733 b的5次运输事件期间进行了观察。通过比较在和出的过境GIANO-B的观测,我们计算高分辨率的透射光谱,我们进行等效宽度测量和光变曲线分析,以衡量过量的在途吸收HeI三重态。我们在所有五次凌日中都探测到了吸收信号。平均在途吸收深度为0.75+/-0.03%。我们检测到夜间的氦吸收信号的变化可能是由于过境事件发生在恒星表面的不均匀性。我们评估的影响恒星活动的伪信号上的真正的行星吸收使用的HeI和H $α$线的比较分析。我们解释的时间序列的氦吸收线在三个晚上不受恒星污染-表现出平均在途吸收深度为0.77+/-0.04%-使用3-d大气代码。我们的模拟表明,氦层只填充部分洛希瓣。观测结果可以解释为热层加热到$\sim$ 12000 K,膨胀到$\sim$ 1.2行星半径,并损失$\sim$ 1 g/s的亚稳态氦。
2020-05-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
A tentative detection of He I in the atmosphere of GJ 1214b
$\ion{He}{I}$ 10833\,$Å$三联体是描述系外行星高层大气和追踪可能的质量损失的强大工具。在这里,我们分析了一个过境的GJ 1214 1214 b观察到的CARMENES高分辨率摄谱仪,研究其大气通过透射光谱周围的$\ion{He}{I}$三重态。虽然以前的研究使用较低的分辨率仪器已报告的$\ion{He}{I}$在大气中的GJ\,1214\,b的非检测,我们在这里报告的第一个潜在的检测。我们调和了相互矛盾的结果,认为以前的过境观测并没有提供很好的机会检测$\ion{He}{I}$,由于大地H $_2$ O吸收和OH排放污染。从我们的单个非碲污染的传输中,我们确定了2.10 $^{+0.45}_{-0.50}$ \,\%(4.6\,$σ$)的过量吸收,半峰全宽(FWHM)为1.30 $^{+0.30}_{-0.25}$ \,\ %。\ion{He}{I}的检测在4.6\,$σ$水平下具有统计学显著性,但由于仅可获得一次运输,因此无法确认检测的重复性。通过应用流体动力学模型,假设H/He为98/2,我们发现GJ 1214 b在光子限制区会发生流体动力学逃逸,失去其主要大气层,质量损失率为(1.5- 18)$\times$ 10 $^{10}$,g,s $^{-1}$,流出温度为2900- 4400 K.我们的$\ion{He}{I}$过量吸收是第一次在这颗基准次海王…
2022-01-26 astro-ph.EP
Zodiacal Exoplanets in Time (ZEIT) XIII: Planet Orbits and Atmospheres in the V1298 Tau System, a Keystone in Studies of Early Planetary Evolution
对恒星形成区和年轻星团中恒星组成的行星系的研究为了解行星演化的形成阶段打开了一扇窗。我们获得了太阳质量金牛座协会成员V1298 Tau在其10 R $_{\oplus}$大小的“b”行星过境期间的高节奏高分辨率红外光谱。我们测量了系统径向速度,发现V1298 Tau的运动学表明与$\gtrsim$ 600万年前的亚组有联系。将V1298 Tau和附近的同向运动恒星2 M0405与恒星演化模型进行比较,得出其年龄为$\sim$ 1000 - 2500万年。我们测量了“b”的投影自旋轨道角为$λ=15_{-16}^{+15}$和$λ= 2_{-4}^{+12}$度,分别使用视RV移位和线轮廓的变化,由行星对旋转恒星的短暂掩星引起。这些数值表明,它的轨道与V1298 Tau的内部c行星类似,并指向一个形成于圆盘内的共面多行星系统。我们还测量了1083 nm的中性正氦三重态的强度变化,作为“b”周围任何扩展/逃逸大气的探针。我们检测到一个稳定的减少吸收过境似乎产生的恒星或其行星系统。虽然这种变化可以归因于“b”或可能是“d”的前一次凌日,但我们不能排除这是由于三重态中恒星盘积分通量的快速变化。变化幅度($\sim$ 0.04 nm)与中央恒星XUV辐射驱动的大气逃逸的适度估计一致。
2021-10-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Modeling H$α$ and He 10830 transmission spectrum of WASP-52b
通过Ly $α$、H $α$和He三重态(10830 $\rmÅ$)谱线的过量吸收,探测到逸出大气。同时对H $α$和He 10830谱线的吸收进行建模可以提供有关系外行星大气的有用约束。本文采用流体动力学模型结合非定域热力学模型和一种新的Monte Carlo模拟模型计算了H(2)和He(2 $^3$ S)的布居.本文首次在球形恒星Ly $α$辐射和球形行星大气的假设下,对Ly $α$辐射传输进行了蒙特卡罗模拟,计算了行星大气中Ly $α$的平均强度分布,这是估算H(2)粒子数所必需的。我们同时模拟了热木星WASP-52 b中H $α$和He 10830线的透射谱。我们发现,具有许多不同的H/He比的模型可以重现H $α$观测,如果宿主星具有(1)高X射线/极紫外(XUV)通量($F_{\rm XUV}$)和相对低的X射线在XUV辐射($β_m$)的份额,或(2)低$F_{\rm XUV}$和高$β_m$。He 10830 $\rmÅ$三重态的模拟表明,需要高的H/He比($\sim$ 98/2)来拟合观测结果。拟合这两条线的模型将$F_{\rm XUV}$限制为基准值的0.5倍左右,将$β_m$限制为0.3左右。模型还表明,氢和氦来自逃逸的大气,和质量损失率约为2.8 $\times 10^{11}$ g s $^{-1}$。
2022-08-08 astro-ph.EP
He I $λ$ 10830 Å in the transmission spectrum of HD 209458 b
内容:最近,在10830光年处的He I三重态被重新发现,作为一个很好的探测器,可以探测到近距离凌日行星的扩展和可能蒸发的大气。这已经导致在少数行星的大气层中检测到这种三重态,无论是从太空还是从地面。然而,虽然预计热木星HD 209458 b会有强烈的信号,但到目前为止只获得了上限。我们的目标是测量HD 209458 b的氦过量吸收,并评估行星的扩展大气层和可能的蒸发。研究方法:我们获得了新的高分辨率光谱过境时间序列的HD 209458 b使用CARMENES在3.5米的卡拉尔阿尔托望远镜,针对他我三重在10830的光谱分辨率为80 400。观测到的光谱被校正为恒星吸收线使用出过境数据,大地吸收使用molecfit软件,并为天空发射谱线使用同时通过第二个光纤天空测量。结果:我们检测到He I吸收水平为0.91 $\pm$ 0.10%(9 $σ$),在传输中期。吸收遵循行星在过境期间的径向速度变化,明确地将行星确定为吸收的来源。吸收的核心表现出净蓝移1.8 $\pm$ 1.3 km s $^{-1}$。在凌日中心附近的主吸收区进一步向蓝方向观察到可能的低水平过量吸收,这可能是由延伸的尾巴造成的。然而,这需要得到证实。结论:我们的研究结果进一步支持了氦三重态线的行星吸收强度与电离、恒星X射线和极端紫外线辐射水平之间的密切关系。
2019-07-31 astro-ph.EP
A Self-Consistent 3D Hydrodynamic Model for Helium Transit Signatures in Evaporating Hot Jupiters
Leiden Observatory, Leiden University(莱顿天文台,莱顿大学)
研究热木星中三维效应如何影响氦传输特征,更新三维大气蒸发模型自洽求解流体动力学方程及氢和氦原子数,生成合成氦传输,分析不同恒星风强度和XUV通量下的模型结果,揭示了氦传输特征变化及原因。
2026-07-24 astro-ph.EP
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
Simulation of 10830 Å absorption with a 3D hydrodynamic model reveals the solar He abundance in upper atmosphere of WASP-107b
WASP-107 b的透射光谱显示,在多普勒速度范围[-20; 10] km/s内,在10830 nm处的亚稳态HeI三重态位置有7-8%的吸收,比其他系外行星的吸收更强。利用一个专用的三维自洽流体动力学多流体模型,我们计算了WASP-107 b的膨胀高层大气,并在观测精度范围内再现了测量的HeI吸收剖面,将恒星XUV通量限制在1 a.u.时的(6-10)erg cm-2 s-1,高层大气氦丰度He/H为0.075 ~ 0.15。作用在亚稳HeI原子上的辐射压力是影响吸收轮廓形状的重要因素。它的影响是平衡的过程中碰撞减少人口的氦I亚稳态。总之,WASP-107 b中观测到的HeI吸收可以用预期的恒星-行星系的合理参数以及电子和原子碰撞过程的适当解释来解释。
2021-01-29 astro-ph.EP
The MOPYS project: A survey of 70 planets in search of extended He I and H atmospheres. No evidence of enhanced evaporation in young planets
MOPYS项目通过观测结合文献汇总70颗系外行星数据,发现0.1-10亿年年轻行星无蒸发增强,绕10-30亿年恒星的行星蒸发信号更多,还给出宇宙海岸线新约束及He I探测的统计上边界。
2024-07-22 astro-ph.EP
Spectrally resolved helium absorption from the extended atmosphere of a warm Neptune-mass exoplanet
恒星加热导致靠近的系外行星的大气层膨胀和逃逸。这些扩展的大气很难观测,因为它们的主要光谱特征--紫外波长的中性氢--被星际介质强烈吸收。我们报告的近红外三重中性氦在过境温暖的海王星质量系外行星HAT-P-11b使用地基,高分辨率观测检测。氦特征在两次独立的凌日中是可重复的,平均吸收深度为1.08+/-0.05%。通过对该行星上层大气的3D模拟来解释吸收光谱,表明它延伸到5个行星半径之外,具有大尺度的高度和氦质量损失率< 3x10^5 g/s。吸收的净蓝移可能是由高空风以3 km/s的速度从白天向黑夜流动造成的。
2018-12-05 astro-ph.EP
Limits on the Spin-Orbit Angle and Atmospheric Escape for the 22 Myr-old Planet AU Mic b
我们获得了前主序星天文台显微镜在其海王星大小的行星过境,以调查其轨道和大气的光谱。我们使用斯巴鲁望远镜上的高色散近红外光谱仪IRD来检测行星的多普勒“阴影”,并限制投影的恒星密度。对观测到的行星多普勒阴影的建模表明,该系统的自旋-轨道对齐($λ=-4.7_{-6.4}^{+6.8}$度),但需要额外的观测来证实这一发现。我们使用的IRD数据和光谱获得的NIRSPEC的NIK-II搜索在1083 nm线的亚稳三重态He I的行星的大气层的吸收,并放置在99 $\%$置信度的上限为3.7毫微英寸的等效宽度。利用此限制和帕克风模型,我们将从大气层的逃逸率约束为$<0.15-0.45\, M_{\oplus}$ Gyr $^{-1}$,与XUV能量限制逃逸计算和流体动力学模型预测的速率相当,但需要细化行星质量才能进行严格的测试。
2020-07-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Probing the extent of WASP-52 b's atmosphere. High-resolution observations and 3D modeling insights
本研究通过高分辨率光谱观测与3D流体动力学模拟,探究热木星WASP-52 b的大气逃逸范围与形态,发现其外流处于冷、热外流的过渡态,且排除了强昼夜侧各向异性情景。
2025-08-28 astro-ph.EP
High-resolution transmission spectroscopy of ultra-hot Jupiter WASP-33b with NEID
本文利用NEID高分辨率光谱数据研究超热木星WASP-33b大气,确认Hα、Hβ、Hγ和Ca II三重线,未发现显著昼夜风,并揭示其昼侧与晨昏线大气化学成分存在差异。
2023-12-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detection of Paschen $β$ absorption in the atmosphere of KELT-9 b: A new window into the atmospheres of ultra-hot Jupiters
氢和氦的传输信号追踪着热气体巨系外行星的上层大气,那里是入射的恒星极紫外线和X射线通量的沉积地。此外,对于最热的恒星,巴耳末连续谱中氢的近紫外激发可能在控制大气温度和驱动光蒸发方面发挥主导作用。KELT-9 b是这种环境的典型例子,因为它是迄今为止已知的最热的气体巨星系外行星(T $_{eq}$ $\sim$ 4500 K),并围绕一颗A0 V型恒星运行。对这颗超热木星的高层大气和逃逸气体的研究,目标是在巴耳末系列中吸收氢(n $_1$ = 2 $\rightarrow$ n $_2$ $>$ 2)。不幸的是,导致在108.3 nm处的三重态吸收的最低亚稳态氦没有足够的填充用于检测。在这里,我们提出了氢吸收的Paschen系列中的透射光谱KELT-9 b与CARMENES观察到的证据。具体而言,我们专注于其NIR通道所覆盖的最强谱线,Paschen- $β$在1282.16 nm处(n $_1$ = 3 $\rightarrow$ n $_2$ = 5)。观测到的吸收显示出(0.53 $^{+0.12}_{-0.13}$)%的对比度,$-$的蓝移14.8 $^{+3.5}_{-3.2}$ km/s,以及31.9 $^{+11.8}_{-8.3}$ km/s的FWHM。观测到的吸收特征的蓝移可以用引力束缚大气中的昼夜环流来解释,或者用帕邢- $β$吸收来解释,帕邢- $β$吸收起源于…
2022-09-19 astro-ph.EP
Ultraviolet observations of atmospheric escape in exoplanets with the Habitable Worlds Observatory
Space Telescope Science Institute(太空望远镜科学研究所);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)
本文提出利用紫外观测技术研究系外行星大气逃逸过程,以发现和表征类似地球的可居住世界。
2026-01-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Understanding what helium absorption tells us about atmospheric escape from exoplanets
本研究构建结合 Parker 风与能量受限外流的氦吸收理论模型,自洽关联质量损失率和温度,提出以标度化等值宽度量化大气逃逸。
2025-01-10 astro-ph.EP
A Detection Of H-alpha In An Exoplanetary Exosphere
我们报告在四个系外行星的H-α吸收搜索。在HD 189733 b和HD 209458 b的透射光谱中都观察到了H-α的强烈特征。我们试图描述HD 189733 b中恒星变化的特征并消除其影响,结合经验蒙特卡罗检验,结果表明,相对于相邻的连续谱,在16埃波段上积分的(-8.72+/-1.48 x10 ^-4)与凌日相关的特征具有统计学意义。我们认为这是首次在系外行星大气中探测到这条线。先前在HD 189733 b的大气中探测到Ly-alpha,使我们能够计算出氢的激发温度,T_exc=2.6x10^4 K。这种计算在很大程度上取决于某些简化假设。我们探讨了这些假设,并认为T_exc很可能比HD 189733 b的辐射平衡温度(基于恒星辐射和行星距离假设的行星温度)大得多。一个大的T_exc意味着一个非常低的密度,这是不处于热力学平衡的行星的低层大气。我们认为,在大气中引起H-α吸收所需的n=2氢是由于HD 189733 b的紫外线通量更大而产生的,HD 189733 b在我们的样本中具有最小的轨道和最活跃的色球中心恒星。虽然HD 209458 b的透射光谱在宽波段上的整体积分与零一致,但它在反射对称的透射光谱中包含了一个戏剧性的,统计上显著的特征。我们讨论了可能导致这种特征的物理过程。我们剩下的两个目标(HD 147506 b和HD 149026 b)没有显示出任何清晰的特征,因此我…
2012-03-20 astro-ph.EP
Searching for helium escape and a low density atmosphere around the 120 Myr old sub-Neptune HIP94235b using CRIRES+
本文利用VLT/CRIRES+对120 Myr老的亚海王星HIP94235b进行两次凌星观测,未探测到氦或氢逃逸及H2O吸收,据此给出质量损失率上限并推断其缺乏大的氢氦包层,与光致蒸发模型预期一致。
2025-06-05 astro-ph.EP
Ground-based detection of an extended helium atmosphere in the Saturn-mass exoplanet WASP-69b
热气体巨型系外行星可能会因强烈的恒星辐射而失去部分大气层,影响其物理和化学演化。对系外行星大气逃逸的研究主要依赖于对远紫外线中氢莱曼-α线的天基观测,该线受到星际吸收的强烈影响。使用地面高分辨率光谱,我们检测到过量的吸收在氦三重态在1083 nm的土星质量的系外行星WASP-69 b的过境期间,在信噪比为18。我们测量了几公里/秒的线蓝移和过境后吸收,我们将其解释为以彗星形式尾随在行星后面的部分大气的逃逸。[作者补充说明:此外,我们还提供了系外行星HD 209458 b、KELT-9 b和GJ 436 b大气中氦信号的上限。我们调查的主机恒星的所有行星检测到的氦信号和我们得出上限的三个行星。在每种情况下,我们计算这些行星接收到的X射线和极紫外线通量。我们发现氦在行星的大气中被检测到(绕着更活跃的恒星运行),并且从它们的宿主恒星接受更大量的辐射。
2018-12-07 astro-ph.EP
No Helium Detected in LHS 1140 b from Four JWST NIRISS/SOSS Transits
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);Johns Hopkins Applied Physics Laboratory(约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室);University of Maryland, College Park(马里兰大学帕克分校)
本研究通过四次JWST NIRISS/SOSS凌星观测,未在LHS 1140 b中检测到氦,拒绝了地面观测的最佳拟合模型,其大气性质仍待后续分析确认。
2026-08-14 astro-ph.EP
Probing atmospheric escape through metastable He I triplet lines in 15 exoplanets observed with SPIRou
Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité(巴黎天文台,巴黎文理研究大学,法国国家科学研究中心,索邦大学,巴黎西岱大学);Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)(安达卢西亚天体物理研究所);IRAP, Université de Toulouse, CNRS, UPS(图卢兹天体物理研究所);Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG(格勒诺布尔阿尔卑斯大学);Department of Physics, University of Oxford(牛津大学物理系);Département de Physique, Institut Trottier de Recherche sur les Exoplanètes, Université de Montréal(蒙特利尔大学特罗蒂尔系外行星研究所)
本文利用SPIRou观测15颗凌星系外行星,通过分析He I三线光谱探测大气逃逸,改进了对质量损失率和温度的约束,并发现TOI-1807 b的逃逸气体参数更精确的限制。
2024-06-13 astro-ph.EP
Observability of ultraviolet N I lines in the atmosphere of transiting Earth-like planets
氮是一种生物特征气体,在非生物条件下不能与CO $_2$保持类似地球的比例。它也被证明是出了名的难以检测的光学和红外波长。幸运的是,最近才开始探索类地系外行星的紫外线区域,可能会为行星大气中的氮提供新的机会。在这项工作中,未来的前景探测氮原子吸收线的透射光谱的类地行星轨道上的宜居带的类日恒星与LUVOIR的探索。使用非本地的热力学平衡光谱合成代码多云,我们产生了远紫外原子透射光谱的类地-日系统,并确定了几个氮的功能,包括N I和N II线。我们计算了行星N{ \sc i} $\lambda1200$三重态信号的1次$σ$和3次$σ$探测所需的凌日次数,作为到系统的距离和恒星紫外辐射的函数。对于一个距离为1 pc、紫外线通量为100倍的系统,1次$σ$和3次$σ$探测到N原子所需的凌日观测次数最少分别为188次和1685次。考虑到地球-太阳系统的轨道周期是一年,在这些系统的透射光谱中检测原子N是不可行的。因此,这一方向的未来研究应该集中在M矮星宜居带中的类地行星上。
2020-11-11 astro-ph.EP
Escaping Helium and a Highly Muted Spectrum Suggest a Metal-Enriched Atmosphere on Sub-Neptune GJ3090b from JWST Transit Spectroscopy
本研究基于JWST对亚海王星GJ3090b的凌星光谱观测,首次探测到逃逸氦特征及高度减弱的光谱,表明该行星存在金属丰度增强的大气。
2025-04-29 astro-ph.EP
Constraints on Metastable Helium in the Atmospheres of WASP-69b and WASP-52b with Ultra-Narrowband Photometry
亚稳态2 $^3$ S氦吸收的地面和空间光谱的红外观测正在迅速成熟,因为这个物种是系外行星大气的独特探测器。具体来说,三重态特征中的过境深度(真空波长接近1083.3 nm)可以用来限制系外行星高层大气的温度和质量损失率。在这里,我们提出了一种新的光度技术来测量亚稳态2 $^3$ S氦吸收使用超窄带滤波器(半高宽为0.635 nm)耦合到安装在宽视场红外相机(WIRC)在帕洛玛天文台的200英寸黑尔望远镜的光束整形扩散。我们使用碲OH线和氦弧灯,通过过滤器的折射效应的特点,并确认我们的理解过滤器的传输配置文件。我们通过观察WASP-69 b的过境来对我们的新技术进行基准测试,并检测到$0.498\pm0.045$ %(11.1 $σ$)的过量吸收,这与考虑我们的带通后的先前测量结果一致。然后,我们使用这种方法来研究膨胀的气体巨行星WASP-52 b,并在我们的氦带通中设置0.47%的过量吸收的第95百分位数上限。使用大气逃逸模型,我们约束WASP-69 b的质量损失率为$5.25^{+0.65}_{-0.46}\times10^{-4}~M_\mathrm{J}/\mathrm{Gyr}$($3.32^{+0.67}_{-0.56}\times10^{-3}~M_\mathrm{J}/\mathrm{Gyr}$)在7,000 K(12,000 K)。此外,我们设定了WASP-52 …
2020-04-28 astro-ph.EP astro-ph.IM