The habitability and detection of Earth-like planets orbiting cool white dwarfs
由于有几种方式行星可以生存的巨大阶段的主恒星,我们研究的可居住性和检测行星轨道白矮星。当一颗白矮星从6000 K冷却到4000 K时,一颗在0.01 AU轨道上运行的行星将在连续宜居带(CHZ)中停留约8 Gyr。我们表明,光合作用过程可以在这样的行星上持续。CHZ中类地行星的DNA加权紫外辐射剂量小于地球上遇到的最大值,因此非磁性白矮星与复杂生命的持久性是相容的。冷白矮星CHZ中的类地行星所引起的偏振比典型M矮星(类太阳恒星)的宜居带中的大10^2(10^4)倍。因此偏振测量法是探测白矮星附近岩石行星的可行方法。多波段偏振测量还可以揭示行星大气层的存在,提供第一个特征。0.6 M太阳白矮星CHZ中的行星将被罗氏几何扭曲,开普勒-11 d类似物将过度填充其罗氏瓣。以目前的设备,一颗超级地球大小的无大气行星可以用偏振测量法在已知最亮的冷白矮星周围探测到。计划中的未来设施使较小的行星可被探测到,特别是通过提高仪器在蓝色区域的灵敏度。
2012-07-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evolution of Earth-like extended exospheres orbiting solar-like stars
最近对地球外逸层的观测显示,存在着一种扩展的类氢成分,其范围可能超过40个行星半径。在类似地球的系外行星周围探测到类似的扩展系外球体,可以揭示可居住性方面的关键事实。这些稀薄的氢包层的存在非常依赖于行星环境,由来自主恒星的电离辐射和等离子体风主导。辐射和快速风粒子覆盖了行星大气的最上层,尤其是对围绕活跃的年轻恒星运行的行星而言。在这些行星的外逸层中产生的离子的生存受到磁化恒星风的作用,特别是对于非磁化的天体。为了解决这些恒星行星的相互作用,我们已经进行了数值2.5D的理想MHD模拟使用PLUTO代码来研究动态演化的稀薄,富含氢,地球一样的扩展外太空的非磁化行星,在不同的恒星演化阶段:从一个非常年轻的,太阳一样的恒星的0.1 Gyr的5.0 Gyr的恒星。对于每一个恒星行星配置,我们表明,扩展类地氢外逸层的形态是强烈依赖于入射恒星风和产生的离子存在于这些气体包层,表明类地外逸层的电离成分是迅速席卷年轻恒星的恒星风,导致大弓激波形成后恒星年龄。
2023-03-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Unexpectedly strong effect of supergranulation on the detectability of Earth twins orbiting Sun-like stars with radial velocities
磁活动和不同尺度的地面流pertub径向速度测量。这影响了低质量系外行星的可探测性。在这些流动中,超颗粒效应的特征不如其他流动,我们希望估计它对探测类太阳恒星宜居带中的类地行星的影响。我们制作了由于振荡、粒化和超粒化而产生的径向速度的时间序列,并估计了G2恒星和300天周期的检测极限。我们还详细研究了当一颗1 M地球行星的信号叠加在恒星流信号上时功率的行为。我们发现,检测率不达到100%,除了我们假设的超颗粒水平,这仍然是乐观的,并为一个优秀的采样。我们的结论是,以目前的知识,这是一个非常具有挑战性的任务,以我们目前的能力,找到地球周围的类太阳恒星的双胞胎。
2019-04-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
UV Surface Environment of Earth-like Planets Orbiting FGKM Stars Through Geological Evolution
主星的紫外线环境影响大气中的光化学,并最终影响类地行星表面的紫外线环境,从而影响生命起源和演化的条件。我们通过其地质演化,模拟了在1AU等效距离上绕FGKM恒星运行的地球大小的行星的表面紫外辐射环境。我们探索了四种不同类型的大气,对应于3.9 Gyr前的早期地球大气,以及三种大气,涵盖了2.0 Gyr前,0.8 Gyr前和现代地球的氧气上升到今天的水平(继Kaltenegger等人2007年之后)。除了计算地球表面的紫外线通量外,我们还使用DNA损伤作为生物损伤的代理来模拟生物有效辐照度。我们发现,围绕F0 V恒星运行的前生物地球(3.9 Gyr ago)接收的生物有效辐射是早期太阳周围的6倍,是现代地球-太阳水平的3520倍。一个围绕GJ 581(M3.5V)运行的前生物地球接收到的生物有效辐射要少300倍,大约是现代地球-太阳水平的2倍。这里计算的紫外线通量提供了一个网格的模型紫外线环境的演变过程中的类地行星绕恒星的范围。这些模型可用于光生物学实验和生命前化学和早期生命进化实验的输入。
2015-06-23 astro-ph.EP
Potential for life to exist and be detected on Earth-like planets orbiting white dwarfs
本研究计算白矮星周围类地行星宜居带边界及宜居持续时间,首次分析紫外线光子通量的宜居约束,评估大气生物特征探测前景,为白矮星行星宜居性研究提供关键数据与探测参考。
2024-11-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
A sub-Earth-mass planet orbiting Barnard's star: No evidence of transits in TESS photometry
本研究利用TESS在Sector 80的测光数据,探测环绕巴纳德星的亚地球质量行星Barnard b的凌日现象。去趋势光变曲线平坦且模型推断无凌日证据,为该行星轨道倾角设定了87.9度的3σ上限。
2024-12-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Objects orbiting the Earth in deep resonance
绕地球轨道运行的物体越来越多,因此有理由对观测、航天器保护和避免碰撞给予极大的关注和兴趣。这些研究涉及这些物体轨道运动中不同的扰动和共振,这些扰动和共振分布在不同的高度上。在这项工作中,TLE(双线元素)的NORAD研究观测的谐振周期的物体绕地球和在低地球轨道区域的主共振。研究了空间碎片的半长轴、偏心率和倾角随时间的变化规律。通过频率分析和描述这些物体轨道动态的不同共振角的存在,观察到可能的不规则运动。
2012-10-30 astro-ph.EP physics.space-ph
The Occurrence of Potentially Habitable Planets Orbiting M Dwarfs Estimated from the Full Kepler Dataset and an Empirical Measurement of the Detection Sensitivity
我们通过使用我们自己的行星探测管道搜索完整的四年开普勒数据集来寻找凌日行星,并进行凌日注入和恢复模拟,以经验性地测量我们管道的搜索完整性,从而改进了对绕小恒星运行的小行星的发生率的估计。我们确定了156颗行星候选者,包括一个以前没有被确定为开普勒感兴趣的物体。我们检查了所有公开的后续图像,观察记录和质心分析,并纠正了假阳性的可能性。我们通过将2000个凌日信号注入到每个目标恒星的光变曲线中,逐星评估了探测管道的灵敏度。对于短于50天的周期,我们发现每颗M矮星有0.56(+0.06/-0.05)颗地球大小的行星(1-1.5地球半径)和0.46(+0.07/-0.05)颗超级地球(1.5-2地球半径)。总的来说,我们估计每M矮星的$2.5\pm0.2$行星的累积行星出现率,半径为1-4个地球半径,周期短于200天。在基于潮湿温室内限和最大温室外限的保守定义的宜居带内,我们估计每M矮宜居带有0.16(+0.17/-0.07)颗地球大小的行星和0.12(+0.10/-0.05)颗超级地球。采用最近的金星和早期火星的更宽的日射边界,得到了每M矮宜居带0.24(+0.18/-0.08)个地球大小的行星和0.21(+0.11/-0.06)个超级地球的更高估计。这表明最近的可能适合居住的非过境和过境地球大小的行星分别是$2.6\pm0.4$ pc和10.6(+1.6/-1.8)pc。如果我们包括超…
2015-05-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Two Super-Earths Orbiting the Solar Analogue HD41248 on the edge of a 7:5 Mean Motion Resonance
已知的多行星系统的数量正在增加,这些系统围绕其宿主恒星运行,其轨道周期使它们处于平均运动共振状态。在大多数情况下,这些系统是在一阶共振和动力学的研究集中在他们的努力,了解这种动态共振的起源和演变。我们在这里报告发现了两个接近二阶动力学共振的超级地球,它们围绕着贫金属([Fe/H]=-0.43 dex)和不活跃的G2 V恒星HD 41248运行。我们分析了这颗恒星的62个HARPS档案径向速度,到目前为止,还没有证据表明有行星伴星。使用我们新的贝叶斯多普勒信号检测算法,我们在数据中发现了两个显著的信号,周期分别为18.357天和25.648天,这表明它们可能是7:5二阶平均运动共振的一部分。两个半振幅都低于3 m/s,最小质量分别为12.3和8.6Mearth。我们的模拟发现,拱点对齐使系统稳定,即使没有看到共振角的天平动,系统也会受到共振的影响,并且可能占据7:5的可伸缩性,这将是这种动力学共振中的第一个行星配置。考虑到未来几年将发现的大量低质量多行星系统,我们预计这些二阶共振配置将从数据中出现,突出了更好地理解形成微行星之间动力学相互作用的必要性。
2013-04-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
The NASA-UC Eta-Earth Program: I. A Super-Earth Orbiting HD 7924
我们报告了NASA-UC Eta-Earth计划中发现的第一颗低质量行星,这是一颗围绕K 0矮星HD 7924运行的超级地球。开普勒模型的精确多普勒径向速度揭示了一个行星的最小质量M_Psin i = 9.26 M_地球在一个P = 5.398 d的轨道。根据2001年至2008年的测量数据,该行星被稳健地探测到,估计误报概率小于0.001。使用费尔伯恩天文台的自动测光望远镜进行的测光观测显示HD 7924在径向速度期间的光度常数为0.19毫等,支持行星伴星的存在。在测光极限~0.5毫等以下,没有发现凌日现象,排除了各种成分的凌日行星。HD 7924 b是已知的仅有的八颗M_P sin i < 10 M_地球的行星之一,因此是一个新兴的低质量行星家族的成员,这些行星共同限制了行星形成的理论。
2009-01-28 astro-ph.EP
Characterizing K2 Candidate Planetary Systems Orbiting Low-Mass Stars II: Planetary Systems Observed During Campaigns 1-7
我们最近使用近红外光谱来改善76颗低质量恒星的特征,K2在这些恒星周围检测到79颗候选凌日行星。其中30个是以前没有发表过的新发现。我们计算了类凌日信号实际上是由非行星天体物理现象引起的误报概率,并拒绝了五个新的类凌日事件和三个以前报道的误报事件。我们还对18颗行星进行了统计验证(其中8颗以前未发表),确认了21颗行星的早期验证,并宣布了17颗新发现的行星候选者。根据更新的主星特征和凌日测光结果修正了相关候选行星的性质,发现我们的样本中有20颗半径小于1.25地球半径的行星或候选行星,20颗超级地球,(1.25-2个地球半径),20个小海王星(2-4个地球半径),3个大海王星(4-6个地球半径)和8个巨行星(> 6个地球半径)。这些行星中的大多数都是高度辐射的,但EPIC 206209135.04(K2- 72 e,Rp = 1.29(-0.13/+0.14)地球半径),EPIC 211988320.01(Rp = 2.86(-0.15/+0.16)地球半径)和EPIC 212690867.01(Rp = 2.20(-0.18/+0.19)地球半径)轨道在由“最近金星”内极限和“早期火星”外极限设定的乐观宜居带边界内。总的来说,我们的行星样本包括8个中等辐射的1.5-3地球半径行星候选者(Fp < 20 F_Earth),它们绕着更明亮的恒星(Ks < 11)运行,非常适合哈勃,斯…
2017-03-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Occurrence Rate of Earth Analog Planets Orbiting Sunlike Stars
开普勒是一个太空望远镜,它搜索类太阳恒星的行星。它的主要目标是确定η_Earth,即拥有类似地球的行星的类太阳恒星的比例。当一颗行星“过境”或在恒星前面移动时,开普勒可以测量随之而来的星光变暗。通过对超过15万颗恒星的前四个月测量结果的分析,开普勒的科学团队已经确定了超过一千颗新行星候选者的大小,地面温度,轨道大小和周期。在本文中,我们描述的周期概率分布函数的超级地球和海王星的行星候选人的周期长达132天,并找到三个不同的周期制度。对于周期小于3天的候选者,密度随着周期的增加而急剧增加;对于3至30天的周期,密度随着周期的增加而逐渐上升,而对于大于30天的周期,密度随着周期的增加而逐渐下降。根据开普勒2011年2月发布的数据,我们估计1%到3%的像太阳这样的恒星预计会有类似地球的行星。这个估计是基于从开普勒行星候选者的基准子样本外推的,我们选择了名义上的“完整”(即,没有错过的检测)到类地行星的领域,通过简单的幂律模型。随着更多来自开普勒任务的数据被纳入,外推的准确性将得到提高。准确了解η_地球对于规划未来的任务至关重要,这些任务将对类地行星进行成像和光谱。我们的结果是,地球是相对稀缺的,这意味着将需要大量的努力,以确定合适的目标恒星之前,这些未来的任务。
2011-06-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
The NASA-UC-UH Eta-Earth Program: IV. A Low-mass Planet Orbiting an M Dwarf 3.6 PC from Earth
我们报告发现一个低质量的行星轨道Gl 15 A的径向速度的基础上,从埃塔地球调查使用HIRES在凯克天文台。Gl 15 Ab是一颗行星,最小质量Msini = 5.35 $\pm$ 0.75 M $_\oplus$,轨道周期P = 11.4433 $\pm$ 0.0016天,轨道符合圆形。我们使用各种技术来描述主星的特征。费尔伯恩天文台的测光观测显示,没有证据显示在轨道周期的极限为~0.1 mmag时有旋转调制的斑点,因此支持该行星的存在。我们检测到的第二个RV信号与44天的周期,我们归因于旋转调制的恒星表面特征,证实了光学光度学和钙II H & K活动指标。使用Palomar-TripleSpec的红外光谱,我们测量了M2 V光谱型和亚太阳金属丰度([M/H] =-0.22,[Fe/H] = -0.32)。我们测量的恒星半径为0.3863 $\pm$ 0.0021 R $_\odot$的基础上干涉CHARA。
2014-08-25 astro-ph.EP
EarthFinder: A Precise Radial Velocity Probe Mission Concept For the Detection of Earth-Mass Planets Orbiting Sun-like Stars
Earthquake是NASA选择用于研究的探测任务概念,用于2020年天文学十年调查。这项研究目前正在进行中,最终的白皮书报告将于2018年底提交给NASA。我们的任务是评估在太空中获得精确径向速度(PRV)测量的科学原理,这是一个两部分的调查:从太空中可以获得什么?什么事不能在地下做?这两个问题归结为我们研究的这些具体任务-确定地球大气中微观和宏观大地吸收引入的速度限制(如果有的话);评估天基平台提供的独特优势,以识别和减轻多行星信号恢复的恒星活动。
2018-03-11 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Two planetary systems with transiting Earth-size and super-Earth planets orbiting late-type dwarf stars
我们提出了两个新的行星系周围发现的冷矮星的数据从K2任务。第一个系统在K2-239(EPIC 248545986)中发现,在本工作中表征为M3.0V,并在K2的第14次活动中观察到。它由三颗地球大小的凌日行星组成,半径分别为1.1、1.0和1.1 R地球,轨道周期分别为5.24、7.78和10.1天,接近2:3:4共振。第二个是在K2-240(EPIC 249801827)中发现的,在这项工作中被表征为M0.5V,并在第15次活动中观察到。它由两个过境的超级地球组成,半径为2.0和1.8 R地球,轨道周期为6.03和20.5天。这些行星大气的平衡温度估计在380-600 K之间,透射光谱中的信号幅度估计为约10 ppm。
2018-06-05 astro-ph.EP
The Effect of a Strong Stellar Flare on the Atmospheric Chemistry of an Earth-like Planet Orbiting an M dwarf
主序星M对天体生物学提出了一个有趣的问题:它们在我们银河系中的丰度使它们成为寻找可居住行星的目标,但它们强烈的色球活动产生高能辐射和带电粒子,可能对生命有害。我们研究了1985年4月12日耀斑的影响,从M矮星,AD狮子座(AD狮子座),模拟紫外线辐射和质子对大气化学的影响,一个假设的,类似地球的行星位于其宜居带。根据对太阳质子事件的观测和Neupert效应,我们估计了能量大于10 MeV的粒子的与$5.9\times 10^{8}$质子耀斑有关的质子通量cm $^{-2}$ sr $^{-1}$ s $^{-1}$。然后,我们计算了由耀斑产生的氮氧化合物的丰度,通过缩放这些化合物在一个大型太阳质子事件称为"卡林顿事件"的生产。使用1-D光化学模型耦合到1-D辐射/对流模型进行模拟。我们的研究结果表明,在耀斑期间发出的紫外线辐射并没有产生显着的变化,在臭氧柱深度的行星。当质子的作用包括在内时,对于一个没有磁场的行星,在耀斑爆发两年后臭氧消耗达到了94%的最大值。在耀斑的高峰期,计算出的到达地表的紫外线通量,在对生命有害的波长范围内,超过了地球在不到100秒内接收到的紫外线通量。因此,耀斑可能不会对轨道上的可居住行星表面的生命构成直接危险。由于狮子座AD是已知的磁活动最活跃的M矮星之一,这个结论应该适用于其他色球活动水平较低的M矮星周围的行星。
2010-05-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
No Robust Statistical Evidence for a Population of Water Worlds in a 2025 Sample of Planets Orbiting M Stars
本研究基于60颗M矮星小型系外行星的精确测量数据,结合无监督机器学习和ExoMDN内部建模,发现样本分为两个族群,无稳健统计证据支持水世界的存在。
2025-03-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Prevalence of Earth-size planets orbiting Sun-like stars
确定类地行星是常见的还是罕见的,是宇宙生命问题的试金石。我们通过检查来自美国国家航空航天局开普勒任务的42,000颗恒星的亮度测量,寻找在其宿主恒星前面交叉的地球大小的行星。我们发现了603颗行星,包括10颗地球大小(1-2个地球半径)的行星,它们接收的恒星能量与地球相当(4倍以内)。我们占开普勒的不完美的探测这些行星注入合成行星引起的调光到开普勒亮度测量和记录检测到的分数。我们发现类太阳恒星的$11\pm4%$中有一颗地球大小的行星,其接收的恒星强度是地球的一到四倍。我们还发现,随着轨道周期(P)的增加,地球大小的行星的出现是恒定的,在logP的相等间隔内,直到$\sim200$ d。外推,人们发现类太阳恒星的$5.7^{+1.7}_{-2.2}%$拥有一颗地球大小的行星,轨道周期为200-400 d。
2013-11-26 astro-ph.EP
A multiple planet system of super-Earths orbiting the brightest red dwarf star GJ887
离太阳最近的系外行星是我们进行详细描述的最佳可能性。我们报告发现一个紧凑的多行星系统的超级地球轨道附近的红矮星GJ 887,使用径向速度测量。这两颗行星的轨道周期分别为9.3天和21.8天。假设一个类似地球的行星,21.8天的行星的平衡温度约为350 K;这是内部,但靠近液态水宜居带的内边缘。我们还探测到一个为期50天的未经证实的信号,这可能对应于第三个超级地球在一个更温和的轨道上。GJ 887是一颗异常安静的红矮星,光度变化低于百万分之500,这使得它的行星可以进行相位分辨光度表征。
2020-06-29 astro-ph.EP
Water Evolution & Inventories of Super-Earths Orbiting Late M Dwarfs
本研究模拟了晚期 M 矮星宜居带内类地行星的水循环与流失,发现初始水量决定其最终演化为类地表面、海洋世界或干涸表面,且 Dune 行星可能比预期更少。
2024-08-27 astro-ph.EP
Relative occurrence rates of terrestrial planets orbiting FGK stars
本文的目的是推导出一个相对行星出现率的地图,可以提供对FGK恒星周围的类地行星的总体分布的约束。基于Kepler DR 25数据发布中的行星候选者,首先利用高斯核模型生成行星分布的连续密度图,并对凌日事件发现空间随行星轨道距离增加而减小的几何因子进行修正。拟合出探测效率随行星轨道距离增加和行星半径减小的两个指数衰减函数。最后,行星分布的密度图被补偿为探测效率的拟合指数衰减函数,以获得类地行星的相对出现率分布。结果表明,在0.2天文单位内,存在两个行星丰度区:一个对应于半径在0.5 ~ 1.5 R_Earth之间的行星,另一个对应于半径在1.5 ~ 3 R_Earth之间的行星。它也证实了可能由大气蒸发引起的特征:在~ 0.5 AU的范围内有一个大小在2.0和4.0 R_Earth之间的行星空缺,而对于半径在1.5和3.0 R_Earth之间的行星,在0.2和0.5 AU之间有一个出现率相对较低的山谷。
2021-02-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Two examples of how to use observations of terrestrial planets orbiting in temperate orbits around low mass stars to test key concepts of planetary habitability
在围绕质量非常低的恒星的温和轨道上的类地行星可能以与太阳系行星,特别是地球非常不同的方式演化。然而,由于这些行星是第一批能够并将能够利用现有和即将推出的望远镜进行深入大气层,云层和表面表征的行星,因此我们需要制定最佳的观测策略,以最大限度地提高这些表征的科学回报。在这里,我讨论并扩展了Bean et al.(2017)和Turbet al.(2019)的最新工作,以表明在非常低质量恒星周围的温带轨道上运行的类地行星可能是一个很好的行星样本,可以测试被认为控制太阳系行星(特别是地球)可居住性的过程的普遍性。精确测量位于宜居带内外的行星的密度或大气CO2浓度,可以用来统计测试可居住性概念,如硅酸盐风化反馈,CO2冷凝或失控的温室,这些已被确定为控制金星,火星和地球现在和过去可居住性的关键过程。
2020-05-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Object Image Linking of Earth Orbiting Objects in the Presence of Cosmics
在对未知地球轨道物体的系列巡天中,没有先验轨道要素。在宽视场望远镜的巡天中,可能有许多未分辨的物体图像出现在系列的单个帧上。必须找到可靠的方法来将来自同一对象的对象图像彼此关联,即所谓的链接。宇宙射线事件的存在,即所谓的宇宙学,使未分辨图像的可靠链接变得复杂。目标图像的轨迹片段允许提取用于第一轨道确定的精确位置。在西班牙特内里费岛欧空局空间碎片望远镜的空间碎片勘测观测框架上使用并测试了一种两步法:第一步,在单个观测框架中应用宇宙滤波器。四种不同的过滤方法进行了比较和测试的性能。在第二步骤中,基于对象在观测系列期间在帧上线性加速移动的假设,将检测到的对象图像链接到观测系列上,该观测系列利用可以成功链接的每个对象图像进行更新。
2011-11-10 astro-ph.EP
Masses and radii for the three super-Earths orbiting GJ 9827, and implications for the composition of small exoplanets
超级地球属于一类行星,在太阳系中找不到,但在银河系中却很常见。鉴于一些超级地球是岩石的,而另一些则保留了大量的大气,他们的研究可以提供岩石行星和气态行星形成的线索,特别是-他们可以帮助限制光蒸发在塑造系外行星种群中的作用。GJ 9827是一个已知拥有3个超级地球的系统,轨道周期分别为1.2天,3.6天和6.2天。在这里,我们使用新的HARPS-N径向速度测量,以及以前公布的径向速度,以更好地约束GJ 9827行星的属性。我们的分析无法对GJ 9827 c的质量进行严格的限制,但确实表明GJ 9827 b是岩石,其成分可能与地球相似,而GJ 9827 d几乎可以肯定保留了挥发性的外壳。因此,GJ 9827在半径差距的两侧都有行星,半径差距似乎将超级地球分为半径低于$\sim 1.5 R_\oplus$的主要岩石,以及仍然保留大量大气和/或挥发性成分的行星,半径高于$\sim 2 R_\oplus$。这三颗行星中受辐射较少的一颗仍然保留着大气层,这可能表明光蒸发在这个系统中行星的演化中发挥了关键作用。
2019-01-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Photosynthesis on a planet orbiting an M dwarf: enhanced effectiveness during flares
在M矮星附近的行星上,光合作用(PS)的有效性取决于波长在400和700 nm之间的可见光子的供应。在本文中,我们量化的有效性PS在两个方面是相关的M矮星。首先,使用光子从一个M矮星在其静止的非耀斑状态,我们发现,PS上的M矮行星在HZ的母星是有效的比地球上的一个因素的10倍,耀斑星与中M光谱类型。对于光谱类型为晚M的耀斑星,PS的有效性比地球上的小100倍或更多。第二,利用耀斑期间入射到HZ行星上的光子,我们发现PS的有效性可以比静态值增加5-20倍。在中M光谱型的耀斑星的情况下,我们发现,在耀斑期间的PS有效性可以增加高达地球上的值的50- 60%。然而,对于晚M耀斑星,即使在耀斑期间,PS的有效性仍然比地球上小几乎一个数量级。我们认为,对于M矮行星上的生物过程,恒星活动周期可能取代轨道周期作为年。
2018-07-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
The EarthASAP mission concept for a Lunar orbiting cubesat
人们对月球探测的兴趣越来越大,因为人们认为,在未来十年内,月球可以进行低成本的探测。正在进行的在月球轨道上建立通信中继站和深空网关的项目,以及为立方体卫星等小型空间平台推广商用现成技术,都有助于这种看法。环绕月球的小型立方体卫星提供了充分的机会来研究月球,并享有监测太阳系和地球与太阳风之间大规模相互作用的优势。在这篇文章中,我们描述了一个12 U立方体卫星的技术特点,将被设置在极地月球轨道上,用于此目的和背后的科学。该任务被命名为EarthASAP(地球作为系外行星),并提交给月球立方体卫星探测(LUCE)呼吁在2016年。EarthASAP的设计目的是监测月球两极的含水岩石储层,并研究地球大面积外逸层与太阳风之间的相互作用,为未来的系外行星飞行任务做准备。
2019-10-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
The RoPES project with HARPS and HARPS-N. I. A system of super-Earths orbiting the moderately active K-dwarf HD 176986
我们报告发现了一个由两个超级地球组成的系统,它们围绕着中等活跃的K矮星HD 176986运行。这项工作是G型和K型恒星的RoPES RV计划的一部分,该计划结合了HARPS和HARPS-N光谱仪的径向速度(RV)来搜索短周期类地行星。HD 176986 b和HD 176986 c是两颗超地球行星,质量分别为5.74和9.18 M $_{\oplus}$,轨道周期分别为6.49和16.82天,距离分别为0.063和0.119 AU,轨道符合圆形。主星是一颗K2.5矮星,尽管它的色球活动水平不高(log(R 'hk)= - 4.90 +- 0.04),但它显示出复杂的活动模式。随着行星的发现,我们研究恒星的磁周期和旋转。HD 176986被证明适合于测试现有的RV分析技术,并进一步加深我们对恒星活动的理解。
2017-12-04 astro-ph.EP
A Super-Earth and two Neptunes Orbiting the Nearby Sun-like star 61 Virginis
我们提出了精确的径向速度(RV)数据,揭示了一个多系外行星系统轨道附近的明亮的G5 V恒星61室女座。我们4.6年的Keck/HIRES和英澳望远镜精密RV组合表明,迄今为止,至少有三颗行星围绕这颗经过充分研究的恒星运行。这些行星都在低离心率轨道上,周期分别为4.2、38.0和124.0天,投影质量(M sini)分别为5.1、18.2和24.0 M_地球。与RV数据一致的系统的测试集成表明,该配置是动态稳定的。根据内行星内潮汐耗散的有效性,内行星的两颗行星可能已经演化成偏心率固定点的构形,其中所有三颗行星的拱线共转。这一猜想可以用额外的观察来检验。我们提出了一个16年的时间序列的光度观测61室女座,其中包括1194个单独的测量,并指出,它具有良好的光度稳定性。在这些行星的周期内没有发现明显的光度变化。这个新系统是已知的第一个G型类太阳恒星拥有超级地球质量行星的例子。它加入了HD 75732(55 Cnc)、HD 69830、GJ 581、HD 40307和GJ 876,成为一个不断增长的系外行星系统,其中有多颗行星的轨道周期小于一个地球年。这种系统的普遍存在预示着,诸如KEPLER和COROT之类的天基凌日搜索任务将发现许多多凌日系统。
2009-12-14 astro-ph.EP
Residual eccentricity of an Earth-like planet orbiting a red giant Sun
本文研究类地行星绕红巨星太阳的残余偏心率,发现恒星对流密度涨落激发随机偏心率,地球被吞没是随机过程,残余偏心率可达0.026,并影响白矮星大气污染。
2023-05-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Possible Outcomes of Coplanar High-eccentricity Migration: Hot Jupiters, Close-in Super-Earths, and Counter-orbiting Planets
我们研究了近共面偏心分层三元系统中近距离行星的形成,通过内部行星和外部扰动之间的长期相互作用(共面高偏心率迁移,CHEM)。通过考虑内行星的有限质量效应,我们推广了以前关于仅通过引力相互作用的点质量的成功CHEM的分析条件的工作。我们发现有效的CHEM要求系统的m_1<<m_0和m_1<<m_2。除了点质量的重力,我们研究的重要性,短程力,并提供了一个分析估计的迁移时间尺度。我们进行了一系列的数值模拟CHEM系统组成的一个太阳般的中心恒星,巨大的气体内行星和行星外扰动,包括短程力和恒星和行星耗散潮汐。我们发现,大多数这样的系统最终与潮汐中断,一小部分的系统产生的逆热扰动(HJ),但没有逆行的。此外,我们将CHEM扩展到超地球质量范围,并表明在近地轨道上形成超地球也是可能的。最后,我们进行了CHEM模拟所观察到的分层三重和反轨道HJ系统。我们发现CHEM可以解释部分前系统,但它通常是很难重现反轨道HJ系统。
2016-12-19 astro-ph.EP
New models of reflection spectra for terrestrial exoplanets: Present and prebiotic Earth orbiting around stars of different spectral types
为了从未来观测到的光谱中识别出可居住的系外行星,我们提出了新的反射光谱模型和几何模型,用于在光谱型F,G,K和M恒星的可宜居带内运行的现代和前生物(3.9 Ga)类地系外行星。我们计算出行星的各种大气和表面成分。作为潜在生物特征和温室因子的分子被纳入我们的模型大气中。固体和液体物质的各种组合,如海洋,海岸,由树木,草,沙子或岩石组成的土地,决定了行星的表面覆盖度。还提供了一组九颗潜在宜居行星的几何反射光谱和模型反射光谱,包括Proxima Centauri b,TRAPPIST-1d,Kepler-1649 c和Teegarden的Star-b。我们采用的不透明度数据来自使用开源软件包外传输,并采用不同的大气温度-压力的配置文件,这取决于类地系外行星的属性。通过数值求解多次散射辐射转移方程,建立了模型反射光谱。我们通过与其他研究者发表的模型进行比较,验证了我们的模型在一些特定情况下的反射光谱。我们证明,前生物类地系外行星和目前的类地系外行星,其大气中的温室气体量增加,在光学散射更多的星光。我们还提出了现代和前生物类地系外行星与多云和无云的大气的透射光谱。
2023-03-01 astro-ph.EP
Strong XUV irradiation of the Earth-sized exoplanets orbiting the ultracool dwarf TRAPPIST-1
我们提出了一个XMM牛顿X射线观测的TRAPPIST-1,这是一个超冷矮星最近发现的主机三个过境和温带地球大小的行星。我们发现这颗恒星是一个相对较强和可变的日冕X射线源,其X射线光度与安静的太阳相似,尽管它的热光度要低得多。我们发现L_x/L_bol=2- 4x 10 ^-4,总的XUV辐射在L_xuv/L_bol=6- 9 x10 ^-4的范围内,行星的XUV辐射比现在的地球强许多倍。使用一个简单的能量有限的模型,我们表明,相对接近地球大小的行星,跨越经典的宜居带的恒星,受到足够的X射线和EUV照射显着改变其主要和任何二级大气。了解这种高能辐射是否使行星更适合或更不适合居住是一个复杂的问题,但我们测量的通量将是必要的大气演化模型的重要输入。
2016-12-14 astro-ph.EP
A super-Earth orbiting the nearby M-dwarf GJ 536
我们报告的超级地球围绕恒星GJ 536的径向速度时间序列的分析的基础上,从HARPS和HARPS-N摄谱仪的发现。GJ 536 b是一颗行星,最小质量M sin $i$为5.36 +- 0.69 Me,轨道周期为8.7076 +- 0.0025天,距离0.066610(13)AU,轨道符合圆形。主恒星是相对安静的M1 V恒星GJ 536,距离太阳10 pc。我们发现存在的第二个信号在43天,我们涉及到恒星旋转后,分析的时间序列的钙II H&K和H α光谱指标和光度数据从ASAS档案。我们没有发现任何证据将短周期信号与任何活动代理联系起来。我们还初步推导出一个小于3年的恒星磁周期。
2016-11-17 astro-ph.EP
Two Earth-sized planets orbiting Kepler-20
自从发现第一颗围绕类太阳恒星的太阳系外巨行星以来,不断发展的观测能力使我们更接近于探测真正的地球类似物。系外行星的大小可以通过它周期性地经过(凌日)其母恒星的前面,导致星光与其半径成比例地减少来确定。迄今为止发现的最小的系外行星的半径是地球半径(R地球)的1.42倍,因此体积是地球的2.9倍。在这里,我们报告发现了两颗行星,一颗地球大小(1.03R地球),另一颗比地球小(0.87R地球),绕着恒星开普勒-20旋转,已知开普勒-20拥有另外三颗更大的凌日行星。新行星对母恒星的引力太小,无法用现有的仪器测量。我们应用的统计方法表明,行星的过境信号的解释的可能性是大于三个数量级的替代假设,信号的结果从一个食双星。理论上,这些行星是岩石行星,由铁和硅酸盐组成。外行星可能已经形成了厚厚的水蒸气大气层。
2011-12-20 astro-ph.EP
A candidate short-period sub-Earth orbiting Proxima Centauri
Proxima Centauri是距离太阳最近的恒星。这个小的,低质量的,中等M的矮星被认为拥有一颗地球质量的系外行星,其轨道周期为11.2天,位于宜居带内,以及一颗轨道周期接近5年的长周期行星候选者。我们报告了在VLT上使用ESTERO摄谱仪进行的大量观测的分析,旨在彻底评估第三个低质量行星伴侣的存在,该伴侣在之前的活动中开始出现。径向速度(RV)计算使用交叉关联函数(CCF)和模板匹配方法。RV分析包括使用高斯过程(GP)对Proxima活动进行建模的组件。我们使用CCF的半高全宽,以帮助约束GP,我们研究其他同时观测活动指标,以评估任何潜在的RV信号的性质。我们在5.12 $\pm$ 0.04天检测到信号,半振幅为39 $\pm$ 7 cm/s。对ESTERO数据子集、活动指标和彩色RV的分析表明,这种信号不是由恒星的变化引起的,而是由一颗最小质量为0.26 $\pm$ 0.05 $M_\oplus$(大约是火星质量的两倍)的行星伴星引起的,它的轨道距离恒星0.029 au。轨道偏心率受到很好的约束,与圆形轨道兼容。
2022-02-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Implications of different stellar spectra for the climate of tidally-locked Earth-like exoplanets
大多数潜在的可居住的系外行星探测到的轨道比太阳冷的恒星,因此被恒星光谱照射,其峰值波长比入射到地球上的波长更长。在这里,我们提出的结果,从一组模拟的潮汐锁定的类地行星轨道三个不同的主机恒星隔离模拟气候的恒星光谱的影响。具体来说,我们进行模拟的基础上TRAPPIST-1 e,采用类似地球的大气层,并使用英国气象局统一模型在一个理想化的“水行星”的配置。同时保持行星参数不变,包括总恒星通量(900 W/m $^2$)和轨道周期(6.10地球日),我们比较模拟的恒星光谱是一个静止的TRAPPIST-1,比邻星和太阳之间的结果。与表面相比,与较冷的宿主恒星相比,对流层直接吸收的入射恒星辐射的比例增加。这反过来又导致对流的稳定性增加,白天总云层覆盖率减少(减少散射),导致地面温度升高。对流层直接加热的增加也导致了从昼侧到夜侧的更有效的热量传输,因此,昼夜温度对比度降低。我们推断,具有类似地球的大气层的行星绕较冷的恒星运行,具有较低的昼侧云层覆盖率,与绕较热的恒星运行的类似行星相比,在给定的行星旋转速率下,在增加的轨道半径下可能允许宜居条件。
2020-05-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Characterizing Atmospheres of Transiting Earth-like Exoplanets Orbiting M Dwarfs with James Webb Space Telescope
最近在附近的几颗M矮星周围发现了一些过境的、可能适合地球居住的系外行星。这些世界代表了即将到来的美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜的大气特征的重要目标。由于用于系外行星表征的可用时间有限,因此在试图探测围绕冷恒星运行的潜在类地世界的大气成分时,首先了解JWST的能力和局限性至关重要。在这里,我们探索耦合的气候化学大气模型的类地行星绕网格的M矮主机。使用新开发和验证的JWST仪器模型-JWST系外行星过境模拟器(JETS)-我们研究了各种相关仪器和观测模式的关键生物特征和可居住性指标气体物种的可检测性。考虑了光谱分辨探测情景以及特定物种的光谱影响在仪器/模式的整个范围内综合的情况,并强调了考虑在整个可观测光谱范围内获得的信息的重要性。当考虑到仪器/模式的整个光谱覆盖范围时,对于系统距离高达10-15 pc的无云类地世界,如果观测几十次凌日(或更少),就可以达到信噪比5的甲烷、二氧化碳、氧气和水的探测。当与以前的结果相比,气体物种检测所需的曝光时间取决于方法,以量化的光谱影响的物种,以及基本的光化学模型假设。因此,JWST对大气丰度的限制,即使只是上限,也有可能促进我们对陆地大气化学的理解。
2021-04-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
Exo-Earth/Super-Earth Yield of JWST plus a Starshade External Occulter
我们研究的科学可行性的成像任务,以找到外地球结合詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)与一个遮光罩外部掩星器下一组现实的天体物理假设。我们将系外地球定义为在太阳型恒星的宜居带(HZ)中运行的1到10个地球质量的行星。我们表明,对于依赖于单个图像来检测外地球的调查策略,大约有一半的外地球检测将是假警报。在这里,一个错误的警报是一个错误的识别行星作为一个系外地球。我们考虑两个调查策略,旨在减轻误报问题。首先是要求对每一个潜在的地外行星进行足够数量的探测以测量轨道。当轨道已知时,我们可以确定行星是否在宜居带。通过这种策略,我们发现,当η_Earth = 0.1,0.2和0.3时,发现的系外地球的数量平均为0.9,1.9和2.7。在这里,η_Earth是绕太阳型恒星运行的系外地球的频率。当η_Earth = 0.1时,有约40%的概率发现零个外地球。如果空间天体测量任务已经确定并测量了围绕附近恒星运行的行星的轨道和质量,则可以采用第二种策略。我们发现,与以前的空间为基础的天体测量,从60个附近的恒星的调查,JWST加上外部掩星可以获得轨道解决方案的大多数(70%至80%)的外地球绕这60颗恒星。在没有事先进行天体测量的情况下,系外地球的产额大约是JWST加掩星任务产额的五倍。在先前的天体测量中,对于η_Earth = 0.1的情况,成像任务将发现零个系外地球的概率降低到1%以下。
2010-11-18 astro-ph.EP
A super-Earth-sized planet orbiting in or near the habitable zone around Sun-like star
我们在一颗类太阳恒星的宜居带内或附近发现了一颗超级地球大小的行星。它的宿主是开普勒69,一颗13.7等的G4 V型恒星。我们检测到两组周期性的过境信号在三年的流量时间序列的开普勒-69,获得与开普勒航天器。使用非常高精度的开普勒测光和后续观测,我们认为这些信号代表行星凌日的置信度> 99.1%。内行星开普勒-69b的半径为2.24+/-0.4地球,每13.7天绕主星一周。外行星开普勒-69c是一颗超级地球大小的天体,半径为1.7+/-0.3地球,轨道周期为242.5天。假设开普勒69 c的平衡温度为299 +/- 19 K,这使得这颗行星接近主星周围的宜居带。这是开普勒发现的在类太阳恒星的宜居带内或附近运行的最小行星,代表着在寻找第一个真正的地球类似物的道路上迈出的重要一步。
2013-04-17 astro-ph.EP
Effect of UV Radiation on the Spectral Fingerprints of Earth-like Planets Orbiting M dwarfs
我们模拟大气和光谱的类地行星绕着整个网格的M矮星的活跃和不活跃的恒星模型与$T_{eff}$ = 2300 K到$T_{eff}$ = 3800 K和六个观察到的MUSCLES M矮星的紫外辐射数据。我们将类地行星设置在1AU的等效距离,并显示从VIS到IR(0.4 $μ$ m - 20 $μ$ m)的光谱,以比较JWST和其他未来地面和空间任务在不同波长范围内的特征的可探测性,以表征系外地球。我们专注于可检测的大气特征,表明地球上的可居住性,即:H $_2$ O,O $_3$,CH $_4$,N $_2$ O和CH $_3$ Cl的紫外线活性水平的影响。为了观察O $_2$ /O $_3$与CH $_4$等还原物种相结合的生命特征,我们发现早期和活跃的M矮星是未来望远镜M星网格的最佳目标。O $_2$在0.76 $μ$ m处的光谱特征越来越难以在稍后M矮星的反射光中检测到,这是由于该波长区域的恒星通量较低。N $_2$ O是另一个在红外线中可检测到的生物特征,在我们的行星模型中,它在低紫外线通量的M矮星周围积累到可观察到的浓度。CH $_3$ Cl可以变得可检测,这取决于重叠N $_2$ O特征的深度。我们提出了一个光谱数据库的类地行星周围的冷恒星直接成像的行星作为一个框架,用于解释未来的光变曲线,直接成像,和二次日食测量的大气层中的类地行星在HZ设计和评估未来的望远镜的能力。
2015-06-23 astro-ph.EP
Atmospheric gravitational tides of Earth-like planets orbiting low-mass stars
围绕低质量恒星运行的温带类地行星会受到强大的潮汐力的影响。重力潮汐对固体行星的影响和大气热潮汐的影响已被研究过,但重力潮汐对大气本身的直接影响至今被忽略。我们首先发展一个简化的潮汐作用于行星大气的解析理论。然后,我们将引力潮汐应用到一个静止海洋行星围绕低质量恒星的短周期轨道的大气环流模型中,结果与我们的分析理论一致。由于大气潮汐和固体潮汐与半长轴共享一个缩放比例,我们表明,有一个最大幅度的大气潮汐,一个类地行星可以经历,同时仍然有一个坚实的表面;比邻星b是海报的孩子,一个行星,可以像地球一样,但大气潮汐超过500 $\times$强于地球。在这个最极端的情况下,我们表明,大气潮汐显着影响地球的气象-但不是它的气候。两种可能的温和气候影响是纵向热传输增强和最低大气层冷却。这类行星的强辐射力主导了引力潮汐,不像泰坦这样的冷巨行星的卫星。我们推测,大气潮汐可能是气候上重要的行星,最大潮汐力的高度与云形成的高度一致,这种影响可能是可检测到的非类地行星受到更大的潮汐。
2022-07-14 astro-ph.EP
Pre-MAP Search for Transiting Objects Orbiting White Dwarfs
白矮星大气中的金属污染可能是行星物体的吸积残余物。在发现了经过WD 1145+017的解体行星天体(Vanderburg et al. 2015)之后,华盛顿大学天文学预科项目(Pre-MAP)的本科生受到启发,收集最明亮的白矮星的测光,以寻找其他金属污染的白矮星周围的类似过境天体。之前的调查还没有发现一颗围绕白矮星运行的凌日行星,但白矮星仍然是寻找小型岩石行星材料的有吸引力的目标。由于一颗典型的白矮星是地球大小的,因此地球大小的行星的凌日深度可能超过50%,因此即使是低信噪比的测光也有机会发现凌日物质。我们在SDSS DR 10白矮星目录中发现了明亮的、北方的、金属污染的白矮星,并在阿帕奇角天文台用天体物理研究联合会小孔径望远镜(ARCSAT)的0.5米望远镜观测了五个目标。ARCSAT测光有足够的精度来探测短轨道周期的月球大小或更大的物体,尽管没有探测到这些目标的行星。我们期待着可能发现行星围绕白矮星运行的调查,如美国宇航局的TESS,欧空局的PLATO和Evryscope。
2018-03-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Role of Magma Oceans in Maintaining Surface Water on Rocky Planets Orbiting M-Dwarfs
本研究通过0维箱式模型揭示,岩浆海洋的持续时间和深水循环可帮助M矮星周围的类地行星保留表面水,维持宜居条件,避免干燥。
2023-10-11 astro-ph.EP
The Ice Coverage of Earth-like Planets Orbiting FGK Stars
围绕FGK恒星运行的宜居行星的光度和光谱特征可能会受到表面冰覆盖的调制。为了估计它的频率和位置,我们用一维能量平衡模型模拟了假设行星的气候,并假设这些行星具有与现代地球相似的性质(质量,地理,大气)。我们首先模拟了具有固定旋转轴和圆形轨道的行星,发现绝大多数(>90%)具有可居住表面的行星没有冰。对于有部分冰覆盖的行星,冰盖(位于两极的年际冰)的参数空间大约与“冰带”(位于赤道的年际冰)一样大,但冰带只存在于陆地上。然后,我们进行了模拟,通过强迫正弦轨道和旋转振荡的频率和振幅范围内模仿来自其他行星的扰动。我们假设最初的无冰表面,并设置初始偏心率分布,以反映已知的系外行星,而初始偏心率分布匹配行星形成的预测,即有利于90度。对于这些动态的情况下,我们再次发现,约90%的宜居行星是免费的表面冰的冰的覆盖范围的假设。围绕F矮星运行的行星有冰冠的可能性是冰带的三倍,但围绕K和G矮星运行的行星有冰带的可能性是冰冠的两倍。在某些情况下,行星表面的冰可以在赤道和极地之间循环。未来对可居住行星的直接成像调查可能能够验证这些预测。
2021-12-06 astro-ph.EP
The NASA-UC Eta-Earth Program: II. A Planet Orbiting HD 156668 with a Minimum Mass of Four Earth Masses
我们发现了一颗太阳系外行星HD 156668 b,其最小质量为M_Psin i = 4.15M_Earth。这颗行星是通过Keplerian模型从Escherk-HIRES中精确的径向速度发现的,是NASA-UC Eta-Earth Survey中出现的第二个超级地球。最佳拟合轨道与圆轨道一致,周期为P = 4.6455 d。这颗行星的多普勒半振幅K = 1.89米/秒,是有史以来探测到的最低值之一,与使用HARPS探测到的GJ 581 e相当。一个较长的周期(P ~ 2.3年),低幅度的信号来源不明,也被检测到的径向速度,并被过滤掉的数据,同时拟合短周期的行星。需要更多的数据来确定长周期信号是否是由于第二颗行星,恒星活动或其他来源。使用费尔伯恩天文台的自动测光望远镜进行的测光观测显示,HD 156668(一颗古老、安静的K3矮星)在径向速度周期内的光度常数为0.1毫等,支持这颗行星的存在。在测光极限~3 mmag下没有发现凌日现象,排除了以极度膨胀的大气为主的凌日行星,但不排除有温和大气的凌日固体/液体行星。
2010-03-17 astro-ph.EP
Two Small Transiting Planets and a Possible Third Body Orbiting HD 106315
太阳系外行星的质量、大气组成、自旋轨道排列和系统结构,在行星围绕明亮恒星运行时可以得到最好的研究。我们报告发现了三个围绕HD 106315运行的天体,HD 106315是一颗明亮的(V = 8.97等)F5矮星,我们的K2调查针对过境系外行星。两颗小的凌日行星的半径分别为2.23(+0.30/-0.25)R_Earth和3.95(+0.42/-0.39)R_Earth,轨道周期分别为9.55 d和21.06 d。径向速度(RV)趋势为0.3 +/- 0.1 m/s/d,表明可能存在第三个天体绕HD 106315运行,周期>160 d,质量>45 M_地球。该天体的凌日深度大于0.1%,因此被明确排除。虽然这颗恒星的v sin i = 13.2 km/s,但它的短时间尺度RV变率仅为6.4 m/s,因此是RV测量内部两颗行星的质量和密度以及外部物体轨道和质量的良好目标。此外,RV噪音和中等的v sin i使HD 106315成为一个有价值的实验室,可以通过罗斯特-麦克劳克林效应研究小行星的自旋-轨道排列。通过凌日和日食光谱学对这两颗凌日行星进行天基大气表征也是可行的。这一发现再次证明了K2发现值得未来研究的引人注目的系外行星的能力。
2017-02-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Prevalence of Earth-size Planets Orbiting Sun-like Stars
在这篇论文中,我探讨了系外行星科学中的两个主题。首先是地球大小的行星在银河系中的普遍存在。为了确定具有不同大小、轨道周期和其他性质的行星的存在,我使用美国宇航局开普勒太空望远镜收集的数据对太阳系外行星进行了调查。该项目涉及编写新的算法来分析开普勒数据,寻找行星,并使用地面望远镜进行后续工作。我发现大多数恒星至少有一颗行星在地球轨道上或在地球轨道内,并且26%的类日恒星有一颗地球大小的行星,其轨道周期为100天或更短。第二个主题是行星的性质与其宿主恒星之间的联系。对系外行星宿主的精确描述有助于将行星的质量、大小和平衡温度等属性带入更清晰的焦点,并探索形成行星的物理过程。我研究了附近1000多颗恒星中碳和氧的丰度,使用加州行星搜索所拍摄的光谱。我在这个样本中发现了碳和氧相对丰度的大范围,包括少数富碳恒星。我还开发了一种称为SpecMatch的新技术,用于从光谱中提取基本的恒星参数。SpecMatch特别适用于开普勒发现的相对暗淡的行星宿主恒星。
2015-10-13 astro-ph.EP
Clouds in the atmospheres of extrasolar planets. I. Climatic effects of multi-layered clouds for Earth-like planets and implications for habitable zones
研究了围绕不同类型恒星运行的类地行星大气层中多层云的影响。云粒子的辐射效应与其波长相关的光学性质直接相关。因此,入射恒星光谱对云的气候效应可能起着重要的作用。本文讨论了在地球大气层中测量的具有平均性质的云对绕不同类型主序星运行的类地行星的地面温度和邦德温度的影响。
2010-02-15 astro-ph.EP
Finding Signs of Life on Earth-like Planets: High-resolution Transmission Spectra of Earth through time around FGKM stars
在宇宙中寻找生命主要使用现代地球作为模板。然而,我们知道地球的大气成分在地质演化过程中发生了重大变化。最近的发现表明,过境的、可能类似地球的系外行星绕着广泛的宿主恒星运行,这强烈影响着它们的大气成分和远程可探测的光谱。因此,在不同的地质时期围绕不同的宿主恒星过境的陆地系外行星的数据库是支持观测搜索系外行星大气中生命迹象的关键要素。在这里,我们提出了第一个高分辨率的传输光谱数据库的类地行星,围绕着广泛的宿主恒星,在地球历史的四个代表性阶段。这些对应于一个生物前的高二氧化碳世界-大约在地球历史上的39亿年前-和三个时代,通过氧气从0.2%上升到现代大气水平的21%。我们证明,光谱生物特征对O2 + CH 4和O3 + CH 4在大气中过境类地行星将显示一个远程观察员,生物圈存在约1%的现代地球的氧浓度-对应于约1至20亿年前在地球的历史上-所有的宿主恒星。完整的模型和高分辨率透射光谱数据库,覆盖0.4至20微米,用于过境系外行星-从年轻的生命前世界到现代地球-类似物-绕着广泛的宿主恒星运行。它可以作为一种工具来规划和优化我们的观测策略,训练检索方法,并解释即将到来的地面和空间望远镜观测。
2020-10-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Discovery of the first Earth-sized planets orbiting a star other than our Sun in the Kepler-20 system
发现与地球大小相当的其他世界一直是天文学家的梦想。凌日行星开普勒-20e和开普勒-20f属于一个多行星系统,在开普勒任务的许多开创性发现中占有非常特殊的地位,因为它们最终实现了这个梦想。开普勒-20f的半径基本上与地球相同,而开普勒-20e甚至更小(0.87 R[地球]),是第一颗获得这一殊荣的系外行星。然而,它们的质量太轻,无法用现有的仪器测量,这使得通常的多普勒技术无法确认它们,而多普勒技术已经成功地用于确认许多其他较大的行星。为了说服自己相信这些微小天体的行星性质,天文学家采用了一种统计技术来“验证”它们,表明它们是行星的可能性比假阳性大几个数量级。开普勒-20 e和开普勒-20 f分别每6.1天和19.6天绕其类太阳恒星一周,并且很可能由岩石组成。在这里,我们回顾了它们是如何被发现的历史,并概述了用于验证它们的方法。
2019-05-10 astro-ph.EP
The Impact of Computing Data Centres Orbiting Earth
Space Laser Awareness(太空激光意识)
研究探讨了将计算数据中心置于地球轨道上可能对天文观测、技术及文化带来的影响,指出其可能改变昼夜天空景象并引发碰撞风险。
2026-03-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
A candidate super-Earth planet orbiting near the snow line of Barnard's star
巴纳德星(Gl 699)距离地球1.8秒差距,是一颗红矮星,在所有已知的恒星中,它的视运动最大。它是距离太阳最近的单颗恒星,仅次于半人马座阿尔法星三颗恒星系统。巴纳德星也是已知的磁活动最少的红矮星之一,估计年龄比我们的太阳系还要老。它的特性使它成为行星搜索的主要目标,使用径向速度,天体测量和直接成像等技术,所有这些技术都具有不同的灵敏度限制,但最终导致否定或无效的结果。在这里,我们报告说,从高精度径向速度仪器的众多测量的组合揭示了一个低振幅,但在233天的显着的周期性信号的存在。独立的光度和光谱监测,以及对仪器系统效应的分析表明,这一信号最好解释为来自行星伴星。巴纳德恒星周围的候选行星是一个寒冷的超级地球,其最小质量为3.2地球质量,在其雪线附近运行。20年来所有径向速度数据集的组合还揭示了一种长期调制,可能来自磁活动周期或更遥远的行星物体。由于它靠近太阳,这颗行星与巴纳德恒星的最大角距为220毫角秒,使其成为补充直接成像和天体测量观测的绝佳目标。
2018-11-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
The NEID Earth Twin Survey. I. Confirmation of a 31-day planet orbiting HD 86728
该研究通过NEID巡天数据确认了首颗行星HD 86728 b,周期31.15天,质量约9.16地球质量,并验证了其行星起源,为宁静恒星周围的小质量行星研究提供新样本。
2024-09-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Potential Biosignatures in Super-Earth Atmospheres
类地行星的大气温度和混合比廓线随不同类型M矮星的光谱能流分布和行星引力的变化而变化。我们调查由此产生的影响的分子吸收带的光谱外观,这是相关的指标,潜在的行星可居住性在初级和次级日食过境类地行星与地球一样的生物质排放。大气剖面计算使用平面平行,一维气候模式加上化学模式。然后,我们使用逐线辐射转移模型计算模拟光谱。我们发现,在二次日食期间的发射光谱显示增加的吸收甲烷,水和臭氧的行星轨道安静的M0-M3矮星和活跃的M型恒星AD狮子座相比,太阳型中心恒星。然而,对于绕着非常冷和安静的M矮星(M4到M7)运行的行星,大气层中温度的升高会导致吸收信号的减少,使得在这种情况下分子的检测更加困难。在主食期间的透射光谱显示出强烈的吸收特征的CH 4,N2 O和H2O的行星轨道安静的M0-M7恒星和AD狮子座。一颗地球大小的行星围绕一颗安静的M7恒星运行,其N2 O吸收甚至可以与CO2信号一样强。然而,由于大气中的化学作用,围绕这种冷中心恒星运行的行星的臭氧吸收减少。为了研究未来潜在卫星任务对吸收带光谱检测的影响,我们计算了詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)类孔径望远镜的信噪比(SNR)。
2011-02-15 astro-ph.EP