An Integrative Analysis of the Rich Planetary System of the Nearby Star e Eridani: Ideal Targets For Exoplanet Imaging and Biosignature Searches
波江座e是第五接近太阳的恒星，拥有至少三颗行星，并且可能拥有更多。然而，该系统中候选行星的真实性及其完整的行星结构仍然未知。在这里，我们分析了Eridani的行星结构通过ESTAITE，一种方法提供了一个综合评估的系统架构（和可能尚未被发现的行星）相结合的统计，系外行星种群水平的知识与系统上不完整但具体的信息。根据开普勒2000多颗行星的人口统计信息，天文学家预测了系统中另一颗行星最有可能的位置。此外，我们通过N体模拟分析了Eridani系统的动力学稳定性。我们的行星和动力学稳定性分析为行星候选者g，c和f提供了支持，并预测了一个额外的行星候选者，其轨道周期在549 - 733天之间，位于系统的宜居带。我们发现候选行星f，如果存在的话，也会位于宜居带。我们的动力学稳定性分析还表明，波江座e行星的偏心率，如报告所述，不允许一个稳定的系统，这表明他们是较低的。我们介绍了一种新的统计方法来估计的平衡和地面温度的系外行星，根据事先对行星的温度分布。e Eridani是一个丰富的行星系，可能包含两个潜在的宜居行星，它靠近我们的太阳系，使其成为未来成像研究和生物特征搜索的重要目标。
2022-05-12 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
Planetary Complexity Revealed by the Joint Differential Entropy of Eigencolours
提出本征颜色的联合微分熵度量，仅用未分辨光变曲线评估系外行星空间复杂性以搜寻宜居行星，该方法对空间信息敏感、无特定偏向，可作为通用的宜居性指标。
2023-11-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Ariel Planetary Interiors White Paper
最近通过的Ariel欧空局任务将测量大量系外行星的大气成分。然后，这些信息将用于更好地约束行星的整体组成。虽然行星大气的组成与大部分内部之间的联系仍在研究中，但大气组成与测量的系外行星质量和半径的结合将把系外行星表征领域推向下一个层次，并提供对我们银河系行星性质的新见解。在本白皮书中，我们概述了{ \it Ariel}任务内部工作组正在进行的活动，并列出了理想的理论发展以及将行星大气，体积组成和内部结构联系起来的挑战。
2021-03-15 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
Constraining Exoplanet Metallicities and Aerosols with ARIEL: An Independent Study by the Contribution to ARIEL Spectroscopy of Exoplanets (CASE) Team
欧空局的大气遥感系外行星大型调查（ARIEL）将于2028年发射，对$\sim$ 1000颗过境系外行星进行调查，将建立在开普勒和TESS的遗产基础上，并通过将其高精度系外行星观测置于大型，具有重要意义的行星群背景下来补充JWST。从两个FGS连续覆盖0.5- 7.8 ~ $μ$ m（0.50- 0.55，0.8 - 1.0和1.0- 1.2 ~ $μ$ m光度法; 1.25- 1.95 ~ $μ$ m光谱）和AIRS（1.95- 7.80 ~ $μ$ m光谱），ARIEL将在其3.5年的任务期间确定大气成分和探测行星形成历史。NASA提出的对ARIEL系外行星光谱学的贡献（CASE）将是ARIEL FGS仪器的一个子系统，包括两个可见光到红外探测器，相关的读出电子设备和热控制硬件。将由波兰科学院空间研究中心建造的FGS将提供精细制导和可见光到近红外光度测定和光谱学，对大气气溶胶贡献和行星引力提供强有力的诊断，这在建立行星能量平衡方面发挥着至关重要的作用。CASE团队在这里介绍了一项独立的研究，研究ARIEL测量系外行星金属丰度的能力，它探测了行星形成的条件，FGS测量散射光谱斜率，它表明系外行星是否有大气气溶胶（云和霾），以及几何散射，这有助于建立行星气候。我们的设计参考任务模拟表明，ARIEL可以测量其1000颗行星的单次访问样本与$>7.5σ$的质量-金属丰度关系，FGS可以…
2019-06-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
Spectroscopic Coronagraphy for Planetary Radial Velocimetry of Exoplanets
我们提出了应用日冕照相技术的光谱直接探测系外行星通过多普勒频移的行星分子线。即使对于一个未解决的近距离行星系，我们表明，一个可见的零和极端的自适应光学系统的组合，可以减少主恒星的光子噪声和增加的总信噪比（S/N）的分子吸收的系外行星大气：它的工作原理作为一个光谱日冕。假设一个30米的望远镜，我们证明了这些高对比度的仪器附近的近距离行星，模仿55 Cnc b（$0.6 λ/D$的角间距在K波段）的好处。我们发现，倾斜误差是最关键的因素，然而，低阶散斑也有助于噪声。假设对未来波前控制技术的估计相对保守，光谱日冕仪可以将对比度增加到$ \sim 50-130 $倍，并且使我们能够获得比没有它的暖彗星和海王星大10 pc的$\sim 3-6 $倍的S/N。如果倾斜误差可以减少到$\lesssim 0.3$ mas（rms），它获得了$\sim 10-30$倍的S/N，使我们能够用一个非常大的望远镜来探测温暖的超级地球。本文阐述了光谱日冕照相术的概念，为未来的光谱直接探测。进一步研究日冕仪和倾斜传感器的选择将使光谱直接探测的应用范围超出光子收集区的限制。
2014-05-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
PyATMOS: A Scalable Grid of Hypothetical Planetary Atmospheres
本研究开发了并行化气候建模工具PyATMOS，以现代地球大气为起点模拟多参数下的假设稳态系外行星大气，生成的公开数据集可支撑宜居性评估与相关机器学习研究。
2023-08-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
A rocky exoplanet classification method and its application to calculating surface pressure and surface temperature
由于目前探测到的系外行星超过5,000颗，因此需要一种主要的分类方法来优先考虑生物特征观测的候选者。在这里，我们开发了一种分类方法来分类岩石系外行星最接近的太阳系模拟使用现有的数据观测到的恒星和行星的功能，质量和半径，非热大气逃逸，热大气逃逸，恒星辐射边界。将这种分类方法应用于我们样本中的720颗岩石系外行星，这些行星在行星质量，半径，恒星温度和通过蒙特卡罗模型传播的通量方面具有不确定性，表明22% $\pm$ 8%是水星类似物，39% $\pm$ 4%是火星类似物，11% $\pm$ 1%是金星类似物，2% $\pm$ 1%是地球类似物，26%的$\pm$ 12%在我们的太阳系中没有已知的行星对应物。外推到LHS 3844 b和GJ 1252 b的条件下，我们的分类方法给出了与当前观测结果相当一致的结果。随后，为了证明这种分类方法的功能，我们在调整后的表面压力与温度相图上绘制了系外行星的编目样本，对潜在的表面相（气体，液体或冰）进行了更现实的估计。我们的新分类方法可以帮助未来系外行星表征任务的目标选择。
2023-01-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
ExoGAN: Retrieving Exoplanetary Atmospheres Using Deep Convolutional Generative Adversarial Networks
系外行星的大气反演通常涉及计算密集型贝叶斯采样方法。大的参数空间和日益复杂的大气模型造成了计算瓶颈，迫使在统计采样精度和模型复杂性之间进行权衡。这对于即将到来的JWST和ARIEL观测尤其如此。我们介绍ExoGAN，即系外行星生成对抗网络，这是一种新的深度学习算法，能够使用无监督学习识别分子特征，大气痕量气体丰度和行星参数。一旦经过培训，ExoGAN可广泛应用于大量仪器和行星类型。ExoGAN检索比传统检索速度有了显著提高，既可用作最终大气分析，也可为后续检索提供事先约束。
2018-10-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Follow-up radio observations of the $τ$ Boötis exoplanetary system: Preliminary results from NenuFAR
本文利用 NenuFAR 对 τ Boo 系外行星系统进行后续射电观测，未探测到此前 LOFAR 报告的爆发式辐射，并讨论了仪器系统效应或行星辐射变化性等可能的解释。
2023-10-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Simulating Reflected Light Exoplanet Spectra of the Promising Direct Imaging Target, $\upsilon$ Andromedae d, with a New, Fast Sampling Method Using the Planetary Spectrum Generator
模拟系外行星的日冕剖面是规划和解释未来直接成像观测的关键。在本文中，我们演示了使用行星光谱发生器产生模拟的反射光系外行星光谱。我们使用PSG检查直接成像的系外行星光谱的所有模型相关的多个问题，并产生明亮的，附近的系外行星$\upsilon$仙女座d，下一代设施的潜在直接成像目标的样本光谱。我们引入了一种新的、快速且准确的二次采样技术，该技术使磁盘集成光谱的计算比切比雪夫-高斯采样快一个数量级，以进行中到高分辨率采样。使用这种方法和第一性原理推导的大气$\upsilon$和d，我们模拟了各种不同的潜在的大气配置的相位相关的光谱。$\upsilon$和d的模拟光谱包括具有不同雾度和云特性的版本。基于我们的综合分析，这颗行星的轨道参数，相位和照明适当的模型光谱，和现实的仪器噪声参数，我们发现，$\upsilon$和d是一个潜在的有利的直接成像和光谱目标的日冕仪（CGI）的南希格雷斯罗马太空望远镜。当包括对应于Roman CGI SPC光谱模式的噪声模型时，PSG预测在Roman CGI SPC光谱模式（R=50光谱）和频带1 HLC成像模式的中心波长箱中达到模拟光谱的信噪比为10所需的时间分别为大约400小时和小于40小时。我们还讨论了潜在的途径来提取有关行星及其大气层的信息与未来的观测，并发现罗马的观测可能能够约束行星的内部温度。
2021-06-30 astro-ph.EP astro-ph.IM
Searching for Life-As-We-Don't-Know-It: Mission-relevant Application of Assembly Theory for Exoplanet Life Detection
本文提出利用组装理论分析行星大气以检测生命，通过量化分子物种组合的最小复杂度，为哈布利世界观测站提供生物标志物框架，探索未知生命形式。
2026-04-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
Comprehensive Parameter Determination of Exoplanet through Asteroseismic Host Star Constraints
本研究利用星震学约束宿主恒星参数，结合贝叶斯框架和MCMC方法，高精度确定系外行星的质量、半径和轨道参数，尤其适用于演化恒星系统，并强调星震学在连接恒星与行星科学中的关键作用。
2025-02-26 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Alfnoor: assessing the information content of Ariel's low resolution spectra with planetary population studies
ARIEL太空望远镜将提供大量多样的系外行星光谱样本，在$0.5 \to 7.8 \; μm$波长范围内对大约1000颗系外行星进行光谱观测。本文研究了ARIEL侦察巡天低分辨率透射光谱的信息量。ARIEL侦察巡天的目标之一也是识别大气中没有分子特征的行星。在这项工作中，（1）我们提出了一种策略，可以选择候选行星在ARIEL的更高分辨率层中重新观察;（2）我们提出了一种度量标准，可以通过大气成分对系外行星进行初步分类，而无需进行大气检索;（3）我们引入了寻找其他方法以更好地利用数据科学内容的可能性。
2021-10-01 astro-ph.EP astro-ph.IM
Enabling Exoplanet Demographics Studies with Standardized Exoplanet Survey Meta-Data
本文针对系外行星巡天元数据缺失制约族群统计研究的问题，围绕五种探测技术提出标准化元数据建议，以支持稳健、可复现的系外行星人口统计分析。
2023-04-24 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Using Independent Component Analysis to detect exoplanet reflection spectrum from composite spectra of exoplanetary binary systems
对系外行星的波长依赖性散射的分析代表了一种直接的方式，可以提供对其大气成分的洞察力，并限制理论行星大气建模。波长依赖的反射光可以从系外行星的主星反射光中推断出来，但这不是一个简单的任务。事实上，行星信号可能比主星的通量低几个数量级（$10^{-4}$或更低），因此使其提取非常具有挑战性。最近，利用互关联函数（CCF）或自相关函数（ACF）技术成功地探测到了51~Peg\，b的行星特征。在本文中，我们提出了一种替代方法的基础上使用独立分量分析（ICA）。与上述技术相比，ICA的主要优点是提取是\textit{"blind"}，即它不需要任何潜在信号的\textit{a priori}知识，并且我们的方法不仅允许我们检测行星信号，而且还可以估计其波长依赖性。为了显示和量化我们的方法的有效性，我们成功地将其应用到模拟数据和实际数据的食双星系统。最后，将该方法应用于实际的51~Peg~+~51~Peg\，b数据，提取出了51~Peg的信号，但由于输入合成谱的$SNR$不足，无法很好地检测出51~Peg\，b的反射谱。然而，我们的研究结果表明，与“特设”预定的观测ICA的方法将是，在透视，一个非常有效的工具，用于研究系外行星的大气。
2019-08-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
A fuzzy Multi-Criteria Decision Making approach for Exo-Planetary Habitability
如今，我们知道有数千颗系外行星，其中一些可能适合居住。Next技术设施（例如JWST）具有系外行星大气分析能力，但它们在研究目标数量方面也有限制。因此，有必要对这些系外行星进行排名和优先排序，以寻找生物标志物。其中涉及的一些标准，如干岩行星与富水行星的可居住性潜力，或潜在锁定行星与潮汐锁定行星的可居住性潜力，往往是模糊的，模糊集理论的使用是可取的。我们已经应用了多标准决策方法与模糊逻辑相结合，模糊参考理想方法（FRIM），这个问题。我们已经分析了1798个系外行星的可居住性潜力从TEPCat数据库的基础上的一套标准（组成，大气，能量，潮汐锁定，行星类型和液态水），在他们的相似性，唯一的理想的替代品，地球。与概率指数SEPHI相比，我们的结果表明，开普勒-442b，开普勒-062e/f和LHS_1140b是寻找生物标志物的最佳系外行星，无论其技术难度如何。如果我们考虑到目前的技术可行性，最好的候选人是TRAPPIST-1 e。
2021-05-18 astro-ph.EP astro-ph.IM
Radio prospects of extrasolar aurorae polaris as a probe of planetary magnetism
本文构建数值模型并采用Monte Carlo方法量化不确定性，更新了已确认系外行星的极光射电辐射特征预测，识别出16个潜在可探测候选目标，为探测系外行星磁性及评估宜居性提供了观测指导。
2025-06-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
A Planetary Illusion's Funeral: Non-detection of a Gaia DR3 Exoplanet Candidate, and the Role of Intermediate-precision Radial Velocities in Gaia Exoplanet Follow-up
Centre for Astrophysics, University of Southern Queensland（南昆士兰大学天体物理中心）；Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）；Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森尼天体物理中心）
本文报告了Gaia DR3释放后对HD 12800的径向速度观测，未检测到行星候选者，但指出原候选者应易被检测。讨论了中等精度径向速度谱仪在Gaia天文摄影后续研究中的作用，对Gaia DR4的后续研究有重要意义。
2026-03-19 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Analyzing the Habitable Zones of Circumbinary Planets Using Machine Learning
Beijing Normal University（北京师范大学）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文研究所）
在过去十年中，包括美国宇航局开普勒和TESS任务在内的系外行星探测发现了许多与我们自己的太阳系中的行星有很大不同的世界，包括150多颗围绕双星或多星系统运行的系外行星。这不仅拓宽了我们对系外行星多样性的认识，也促进了我们对复杂双星系统系外行星的研究，并为探索其可居住性提供了动力。在这项研究中，我们调查的宜居带的环联行星的行星轨道和动态告知的宜居带。结果表明，双星的质量比和轨道偏心率是影响行星系轨道稳定性和可居住性的重要因素。此外，行星轨道和动态信息宜居带将行星宜居性分为三类：宜居、部分宜居和不宜居。因此，我们训练机器学习模型，以快速有效地对这些行星系进行分类。
2021-09-17 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.LG
Transmission spectrum of Earth as a transiting exoplanet - from the ultraviolet to the near-infrared
系外行星的透射光谱是描述岩石行星特征和探索其可居住性的工具。以地球为代表，模拟了大气截面随波长的变化，并给出了115 ~ 1000 nm范围内各种大气组分、瑞利散射和折射的影响。云对这张照片的影响并不显著，因为折射阻止了远距离观测者在地球-太阳模拟的过境几何中对大气层最低12.75公里处进行采样。我们计算了类地系外行星围绕类日恒星的日食光谱的有效行星半径。在200 nm以下，紫外（UV）O_2吸收使有效行星半径增加约180 km，而在760.3 nm处增加27 km，在近红外（NIR）处增加14 km，主要是由于折射。这意味着在UV-NIR波长范围内有效行星半径的变化为2.6%，表明紫外线是未来太空任务的一个有趣的波长范围。
2017-03-22 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Machine Learning for Exoplanet Discovery: Validating TESS Candidates and Identifying Planets in the Habitable Zone
本文提出了一种基于机器学习的框架，用于验证TESS候选者并识别宜居带内的行星，实现了高准确率的系外行星发现。
2025-11-30 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Merging the Astrophysics and Planetary Science Information Systems
从概念上讲，系外行星研究一只脚在天体物理学的学科，另一只脚在行星科学。系外行星的研究战略将需要有效地获取来自这两个领域的数据和信息。天体物理学有一个复杂的、集成良好的分布式信息系统，其中有档案和数据中心，通过天体物理学数据系统（ADS）与技术文献互连。行星科学的信息系统没有一个中心组成部分将文献与观测和理论数据联系起来。在这里，我们建议系外行星科学战略委员会建议建立这种联系，ADS在行星科学中发挥作用，它已经在天体物理学中发挥作用。这将需要为ADS和行星数据系统（PDS）以及其他国际合作者提供更多资源
2018-03-09 astro-ph.IM cs.DL physics.soc-ph
The Planetary Systems Imager: 2-5 Micron Channel
我们总结了行星系统成像仪（PSI）的红色通道（2-5微米），这是TMT的第二代仪器。寒冷的系外行星发出的大部分光都是热红外线，这意味着这些系外行星可以在比其他波长更温和的对比度下被探测到。PSI-Red将能够探测和表征各种系外行星，包括宽轨道上的径向速度行星，附近恒星形成区域的吸积原行星，以及最近恒星周围的反射光行星。PSI-Red将配备一台成像仪、一台低分辨率小透镜积分场摄谱仪、一台中分辨率小透镜+切片器积分场摄谱仪和一台光纤馈电高分辨率摄谱仪。
2018-08-09 astro-ph.IM
Closeby Habitable Exoplanet Survey (CHES). V. Planetary Parameters Derived from Angular Separation Variations
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；CAS Center for Excellence in Comparative Planetology（中国科学院比较行星学卓越创新中心）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；University of Exeter（埃克塞特大学）；China National Laboratory on Adaptive Optics（自适应光学国家实验室）；Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院光电技术研究所）
CHES项目通过角分离变化推导行星参数，克服传统相对视差测量的局限，提供更稳定的高精度测量方法。
2026-03-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Exoplanet Characterization using Conditional Invertible Neural Networks
University of Bern（伯尔尼大学）；Gymnasium Lerbermatt（勒贝马特文理中学）；Universität Heidelberg（海德堡大学）
本文提出用条件可逆神经网络从质量、半径和宿主恒星成分推断系外行星内部参数后验，实验显示其与MCMC结果相近且推断快几个数量级。
2022-01-31 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.LG
Closeby Habitable Exoplanet Survey (CHES). III. Retrieval of Planetary Masses in Binaries Using the N-body Model with RV and Astrometry Synergy
针对密近双星系统中经典开普勒模型不适用于轨道反演的问题，本研究结合N体动力学模型与RV、天体测量协同数据，实现了行星质量的精确约束，为双星行星演化研究提供关键支撑。
2025-03-21 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
