Probing the geological setting of exoplanets through atmospheric analysis: using Mars as a test case
本研究通过观测火星反射光，利用高分辨率光谱和LSD技术分析CO2信号，验证了通过系外行星大气信号强度变化探测其地质背景的可行性。
2025-10-10 astro-ph.EP
Direct Imaging of Exoplanets at the Era of the Extremely Large Telescopes
十年之内，大规模系统学调查的时代将衰退，这要归功于对距离太阳200 pc以内的系外行星系统的全面普查。随着2024年至2028年之间的第一批光的预测，新一代的超大型望远镜和行星成像仪将在一个有利的时间到达，利用这一发现的甘露来描述巨型和大地行星的形成，演化和物理学，最终目标是搜索和发现生物特征。从这个角度来看，我将简要总结专门用于系外行星研究的ELT的直接成像仪器的主要特点，我将回顾关键的科学案例（从行星形成的初始条件，行星系的架构和巨型行星和地球行星的物理和大气层），他们将根据其预测的性能。
2018-10-04 astro-ph.EP
SIMTERFERE: An optical interferometry simulator for quantifying the coherent flux stability of VLTI/GRAVITY+. Reaching per mill stability: Application to exoplanet spectroscopy
Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；Fakultät für Physik und Astronomie, Universität Heidelberg（海德堡大学物理与天文学学院）；Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik（马克斯·普朗克地外物理学研究所）；I. Physikalisches Institut, Universität zu Köln（科隆大学第一物理研究所）
本文通过七小时观测β Pictoris星，开发SIMTERFERE模拟工具，量化GRAVITY+的短期和长期稳定性，发现约10%的通量变化主要由光纤耦合变化引起，通过多项式校正可有效消除，剩余约1%变化为telluric来源，可校正至0.1%精度。
2026-03-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Feasibility of High-Resolution Transmission Spectroscopy for Low-Velocity Exoplanets
本文证明在低视向速度变化下，利用IGRINS高分辨率光谱和PCA去趋势方法可恢复温带亚海王星TOI-732 c的大气信号，扩展了高分辨率透射光谱对宜居系外行星的适用性。
2024-03-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Automatic model-based telluric correction for the ESPRESSO data reduction software. Model description and application to radial velocity computation
地面高分辨率摄谱仪是天体物理学若干领域的关键仪器。不幸的是，观测到的光谱被地球大气污染了。虽然在系外行星大气研究中存在不同的技术来校正大地线，但在径向速度（RV）研究中，吸收深度>2%的大地线通常被掩盖，这对微弱目标和M矮星造成了问题，因为它们的RV含量大部分存在于大地污染很重要的地方。我们提出了一个简单的大地模型嵌入在ESTERO DRS。目标是提供无大地光谱，使RV测量，包括大地线下降的光谱范围。该模式是一个逐线辐射转移代码，假设一个单一的大气层。我们使用天空条件和来自HITRAN的线的物理特性来创建大地光谱。选定的大地线的子集被用来通过Levenberg-Marquardt最小化算法稳健地拟合频谱。当应用到恒星光谱从A0到M5型的恒星，最强的H2O线的残差是低于2%的所有光谱型，除了M矮星，这是在伪连续。然后，我们确定的RV从碲校正ESTERO光谱的鲸鱼座τ和Proxima。我们创建了无碲掩模，并将获得的RV与DRS RV进行了比较。在鲸鱼座Tau的情况下，我们发现，微大地电磁线引入系统高达58厘米/秒的振幅和一年的周期。对于Proxima，在较红波长处的光谱内容的增益相当于光子噪声的25%的增益。这导致对Proxima d的半振幅和偏心率的更好约束。我们展示了我们的模型可以应用于其他分子，从而应用于其他光谱仪（如NIRPS）观察到的其他波长区域。
2022-09-02 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Non-detection of He I in the atmosphere of GJ1214b with Keck/NIRSPEC, at a time of minimal telluric contamination
对系外行星大气中氦的观测可能揭示出大的气体包层的存在，并表明正在进行的大气逃逸。Orell-Miquel等人（2022年）使用CARMENES测量了次海王星GJ 1214 b的氦的初步探测，在10830埃处的过境深度达到超过2%的峰值过量吸收。然而，GJ 1214 b之前曾有几次未检测到氦的报告。对这种差异的一种解释是重叠的大地吸收谱线和发射谱线污染了行星信号。我们使用Keck/NIRSPEC在10830埃观测到GJ 1214 b的另一次凌日，当时地球线的污染最小，并且没有观测到行星氦吸收。考虑到我们测量中的相关噪声，我们将过量吸收尺寸的上限定为1.22%（95%置信度）。我们发现CARMENES和NIRSPEC观测之间的差异不太可能是由使用不同的仪器或恒星活动引起的。目前还不清楚这种差异是由于观测中的相关噪声，还是行星大气的变化。
2022-09-07 astro-ph.EP
Using near infra-red spectroscopy for characterization of transiting exoplanets
我们提出了一种方法来观察凌日系外行星的近红外高分辨率光谱仪。我们的目标是建立一个强大的数据分析方法，用于恢复大气传输光谱从过境系外行星在近红外线的宽波长范围内。该方法采用反演方法，结合恒星模型和大地透射谱，在较宽的波长范围内高精度地恢复了凌日系外行星的大气透射率。我们描述了我们的方法，并通过模拟观测进行了测试。该方法能够恢复足够高精度的透射光谱，以识别O2、CH 4、CO2和H2O等分子的吸收特征。这种精确度对于小行星大小的系外行星卫星S/N是可以达到的，在单次凌日期间使用高分辨率光谱仪（R>20 000）的8米级望远镜可以达到，对于地球大小的行星和超级地球，在小于10次凌日期间的S/N可以达到。我们还分析了潜在的误差源，以显示该方法的鲁棒性。使用这种装置，探测和表征陨石大小的行星和较小的岩石行星的大气层看起来很有希望。
2015-04-20 astro-ph.EP astro-ph.IM
The SPIRou Legacy Survey: Detection of a nearby world orbiting in the habitable zone of Gl725B achieved by correcting strong telluric contamination in near-infrared radial velocities with WAPITI
Université de Toulouse, UPS-OMP, IRAP, CNRS（图卢兹大学）；SUPA School of Physics and Astronomy, University of St Andrews（圣安德鲁斯大学物理与天文学学院）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Trottier Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal（蒙特利尔大学特罗蒂尔系外行星研究所）；Observatoire du Mont-Mégantic, Université de Montréal（蒙特利尔大学蒙梅吉亚克天文台）；Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, Institut Origines, LAM（艾克斯马赛大学）；Université Marie et Louis Pasteur, CNRS, Observatoire des Sciences de l’Univers THETA Franche-Comté Bourgogne, Institut UTINAM (UMR 6213)（弗朗什-孔泰-勃艮第宇宙科学观测站）
通过WAPITI方法纠正telluric污染，发现Gl725B宜居带内两颗行星，其中外行星位于宜居带。
2026-01-30 astro-ph.EP astro-ph.IM
SPORK That Spectrum: Increasing Detection Significances from High-Resolution Exoplanet Spectroscopy with Novel Smoothing Algorithms
对我们自己的太阳系以外的行星的光谱研究提供了一些关于它们的形成、演化和大气特性的最重要的信息。在地基光谱学中，从恒星和大地信号中提取行星信号的过程已被证明是获得准确大气信息的最困难的障碍。然而，通过新的归一化和平滑方法，可以最大限度地减少这种障碍，并大大增加了现有方法的检测意义。在本文中，我们采取了两个例子的CRIRES发射光谱采取的HD 209458 b和HD 179949 b和应用SPORK（光谱连续细化碲）和迭代平滑，以提高检测的重要性从5.78到9.71西格玛和从4.19西格玛到5.90西格玛，分别。这些方法在很大程度上解决了由不完美的探测器或还原管道引入的系统性怪癖，可以用于各种各样的场景，从存档数据集到未来光谱仪的模拟。
2021-08-26 astro-ph.EP astro-ph.IM
A new treatment of telluric and stellar features for medium resolution spectroscopy and molecular mapping. Application to the abundance determination on Beta Pic b
本文提出了一种改进的分子图绘制方法，通过去除恒星晕和大气特征干扰获取中分辨率行星光谱，并应用于$β$ Pictoris b观测，成功探测到CO和H$_2$O，测定了其大气性质并首次以中分辨率光谱仪高精度测量了其相对中心恒星的径向速度。
2024-02-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Data-Driven Modeling of Telluric Features and Stellar Variability with StellarSpectraObservationFitting.jl
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；Penn State University（宾夕法尼亚州立大学）；Jet Propulsion Laboratory（喷气推进实验室）
本文提出 Julia 软件包 SSOF，利用数据驱动模型和高斯过程正则化同时建模大地透射与恒星光谱变率，在 NEID 数据上实现比 CCF 流程小 2-6 倍的光子限制误差，并达到 SERVAL 的性能。
2024-08-30 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Exoplanet atmospheres with GIANO. I. Water in the transmission spectrum of HD 189733b
近红外波段的高分辨率光谱学（R $\ge$ 20，000）可用于研究系外行星大气的组成、结构和环流模式。然而，到目前为止，它一直是地面上最大的望远镜设施的专属领地，因为需要大量的光子来测量高色散光谱中的信号。在这里，我们展示了具有新颖设计的摄谱仪-特别是大光谱范围-也可以为较小的望远镜设施提供系外行星特征。我们的目标是展示系外行星HD 189733 b的一系列光谱的概念，这些光谱是在国家伽利略望远镜上用近红外光谱仪GIANO在行星的两次凌日期间拍摄的。与地球大气层中的吸收（大地吸收）相反，由于行星轨道运动的变化，行星透射光谱在过境期间径向速度发生变化。这使我们能够在保留系外行星信号的同时去除大地光谱。然后，通过将残留光谱与通过逐线辐射转移计算计算的行星大气模板模型进行互相关，并包含来自水和甲烷的分子吸收线，来提取后者。通过结合成千上万的行星分子谱线的信号，我们确认了HD 189733 b大气中存在5.5- $σ$水平的水蒸气。这个信号只在两个观测夜晚的第一个晚上被测量到。通过注入和检索人工信号，我们表明，在第二个晚上的非检测可能是由于质量低劣的数据。行星透射光谱的测量强度与VLT过去的CRIRES观测完全一致，不包括分子吸收线深度的强烈变化。
2018-02-28 astro-ph.EP
Sensitivity and Performance of LBTI/NOMIC Spectroscopy: Prospects for 10- and 30-meter class Mid-IR Exoplanet Science
本文报告了 LBTI/NOMIC 低分辨率中红外棱栅模式的首次在轨测试与性能评估，分析了观测策略和探测器限制，并展望了其在 10 米和 30 米级望远镜上开展高分辨率系外行星大气光谱研究的前景。
2024-07-04 astro-ph.EP astro-ph.IM
An Initial Assessment of the Hanle Echelle Spectrograph for Exoplanet Atmosphere Studies
本文初步评估了 HCT 望远镜上 HESP 光谱仪开展高分辨率透射光谱研究的能力，通过观测热木星 HD 209458b 并开发半自动数据处理流程，验证了其探测 0.1% 水平光谱特征的可行性。
2025-09-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
Ground-based detection of Calcium and possibly Scandium and Hydrogen in the atmosphere of HD 209458b
内容：自哈勃空间望远镜首次探测系外行星大气以来，由于大地校正技术的增强，从地面对系外行星大气的表征在分析此类大气中发挥着越来越重要的作用。目前，在HD 209458 b的大气中已经发现了几种物种，它们都与理论模型相一致。目的：重新分析使用斯巴鲁望远镜上的高色散摄谱仪获得的数据。我们希望在系外行星HD 209458 b的大气中发现新物种。除了阐明大气成分外，我们还将推导出系外行星大气中存在的吸收剂的径向延伸。方法：我们提出了一种替代的方法来纠正大地效应，通过分析的变化谱线与空气质量。为了搜索由于系外行星大气引起的反射，我们实现了一种算法，以自动搜索透射光谱中和数据中的波长范围内呈现大气特征的所有特征。为了估计不确定性，我们进行了自举分析。结果如下：在透射光谱中检测到由钙在6162.17 A和6493.78 A、钪在5526.79 A、氢在6562.8 A和钠双重态的跃迁引起的吸收过量，其水平为-0.079+-0.012%、-0.138+-0.013%、-0.059+-0.012%、-0.123+-0.012%、分别使用0.5A、0.4A、0.5A、1.1A和0.6A的通带，-0.071+-0.016%。结论：模型预测了钠共振双重峰中的强吸收，这在本分析中也是先前检测到的。然而，这是HD 209458 b中钙和可能钪的第一份报告，包括可能的氢地面探测。...（续）
2013-06-23 astro-ph.EP
The GTC exoplanet transit spectroscopy survey II: An overly-large Rayleigh-like feature for exoplanet TrES-3b
我们开始使用OSIRIS@GTC观测到的覆盖530至950 nm波长范围的地基透射光谱，从TrES-3b的大气中搜索瑞利散射和K和Na吸收特征。我们的分析是基于贝叶斯方法，其中的光变曲线，覆盖了一组给定的通带配合联合凤凰计算的恒星临边暗化配置文件。进行分析，假设白色和红色-时间相关-噪声，两种方法（高斯过程和除以白），以考虑到红色噪声。初步分析揭示了一个传输光谱，显示出强大的瑞利样增加消光对光谱的蓝色端，并增强消光附近的K I共振双峰767 nm。然而，信号幅度明显大于理论上的预期。详细的分析表明，K I样功能完全是由于在大地O $_2$吸收的变化，但瑞利样功能仍然无法解释。
2015-10-16 astro-ph.EP
Model-independent exoplanet transit spectroscopy
我们提出了一种新的数据分析方法，用于从凌日观测中获得系外行星大气的透射光谱和恒星盘上的亮度变化。新方法能够恢复系外行星大气吸收光谱和恒星比强度，而不依赖于恒星和行星的理论模型。我们将恒星的比强度和行星半径同时直接拟合到凌日光变曲线。这使得恒星模型可以从数据分析中删除。此外，我们使用的数据质量加权滤波技术，以实现光谱分辨率和重建保真度之间的最佳权衡均匀的信噪比在整个波长范围内。这种方法比传统的数据分箱到低分辨率波长网格上更有效。我们证明，我们的分析是能够再现的结果，通过使用显式二次临边暗化方程，和过滤技术有助于消除虚假的光谱特征，在具有较强的大地吸收的地区。将该方法应用于VLT FORS 2对系外行星GJ 1214 b和WASP-49 b的观测，得到了与前人一致的结果。通过与数值模拟结果的比较表明，该方法能够准确地重建出恒星的比强度。所提出的方法，使更强大的表征外行星大气分离的行星传输和恒星比强度谱（即模型独立）的化学和物理解释的推导。
2018-03-14 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Exoplanet atmospheres with GIANO II. Detection of molecular absorption in the dayside spectrum of HD 102195b
对系外行星大气层的研究是了解其物理、化学和动力学过程之间差异的关键。到目前为止，大部分的大气特征分析已经在凌日行星上进行。在一些足够明亮的目标上，高分辨率光谱（HRS）也成功地测试了非凌日行星。我们研究的非过境行星HD 102195 b的昼面使用安装在TNG的GIANO摄谱仪，证明了大气特征测量和分子探测的可行性与HRS技术，使用4米级望远镜的非过境行星。多普勒频移行星信号的变化在许多公里/秒的顺序在观测过程中，与大地吸收，这是固定的波长，使我们能够删除污染的大地线，同时保留行星光谱的功能。HD 102195 b大气层的发射信号通过将剩余光谱与大气模型互相关来提取。我们在4.4 $σ$能级上探测到来自水蒸气的分子吸收。我们还发现了令人信服的证据，甲烷的存在，这是在4.1 $σ$水平检测。这两个分子的检测组合的意义为5.3 $σ$，在行星径向速度$K_P=128\pm 6$ km/s的半振幅。我们估计行星的真实质量为$M_P=0.46\pm 0.03~M_J$，轨道倾角在72.5和84.79 $^{\circ}$（1 $σ$）之间。我们的分析表明，HD 102195 b的非倒置大气层，正如预期的那样，由于行星的温度相对较低，无法有效地保持TiO/VO处于气相。此外，与理论预期和化学模型预测的比较证实了我们的甲烷检测，并表明检测到的$CH_4$和$H_2O$签名可能与低C/O比一致。
2019-04-08 astro-ph.EP
Using High-Resolution Spectroscopy to Study the Composition, Temperature, and Dynamics of Exoplanet Atmospheres
Air Force Institute of Technology（空军理工学院）
本文综述高分辨率光谱学（HRS）在系外行星大气研究中的应用进展，介绍其技术优势、已识别的大气成分及温度、动力学约束能力，探讨当前及未来高分辨率设备对该领域认知的重塑作用。
2026-11-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
TSD: An inverse problem approach for recovering the exoplanetary atmosphere transmission spectrum from high-resolution spectroscopy
Uppsala University（乌普萨拉大学）；Pontificia Universidad Católica de Chile（智利天主教 Pontificia 大学）
提出新算法TSD，将系外行星大气透射光谱提取表述为逆问题，避免交叉相关依赖，利用高分辨率和仪器稳定性区分恒星、行星与地球成分，并通过VLT/CRIRES+的模拟和真实观测验证了其有效性。
2026-09-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
A new method to measure the spectra of transiting exoplanet atmospheres using multi-object spectroscopy
传统上，探测凌日系外行星大气层的地基分光光度观测采用比较和目标恒星光变曲线之间的线性映射（例如通过差分分光光度法）来校正系统学污染凌日信号。作为这种传统方法的替代，我们引入了一种新的高斯过程（GP）回归为基础的方法来分析地面分光光度数据。我们的新方法允许一个广义的非线性映射之间的目标过境光变曲线和时间序列用于去趋势。这是一个改进，因为目标和比较明星流量的影响，不同的大地测量和仪器系统，这是复杂的和非线性的。我们将我们的方法应用到六个双子座/GMOS过境的温暖（T $_{\rm eq}$ = 990 K）海王星HAT-P-26 b。当使用比较星光变曲线作为GP回归量时，与传统方法相比，我们获得平均$\sim$ 20%更好的过境深度精度和白光曲线上的残余散射，而当明确不使用比较星时，平均$\sim$ 20%更差。最终，只有30%的透射光谱精度的成本，我们的方法克服了在仪器视场中使用比较星的必要性，这一直是基于地面观测的系外行星过境明亮恒星的大气层的限制因素之一。我们获得了HAT-P-26 b在490-900 nm范围内的平坦透射光谱，这可以通过灰色不透明度云甲板的存在和过境时间变化的指示来解释，这两者都与以前的测量结果一致。
2021-12-13 astro-ph.EP astro-ph.IM
Spin-orbit measurements and refined parameters for the exoplanet systems WASP-22 and WASP-26
我们报告了通过系外行星WASP-22 b和WASP-26 b的凌日进行的光谱和光度观测，旨在确定系统的自旋轨道角。我们将这些数据与现有数据相结合，以完善系统参数。我们测量了WASP-22 b的天空投影自旋轨道角为22 +/- 16度，显示行星的轨道是倾斜的，也许略有偏差。由于WASP-26 b的振幅和观测噪声较低，我们没有检测到Rossiter-McLaughlin效应。我们将WASP-22 b和WASP-26 b的轨道偏心率的3-sigma上限分别定为0.063和0.050。在对Maxted等人（2010，AJ，140，2007）发现的WASP-22系统速度漂移进行修正后，我们发现该系统中第三个天体的最小质量为5.3 +/- 0.3兆焦耳（a3/5天文单位）^[2]，其中a3是第三个天体的轨道距离。
2011-09-19 astro-ph.EP
Applications of a Gaussian Process Framework for Modelling of High-Resolution Exoplanet Spectra
高分辨率的系外行星大气观测有可能解决单个行星的吸收线，尽管地面观测存在一些问题。去除污染的恒星和大地吸收特征是揭示行星光谱所需的最敏感的步骤之一，虽然存在许多不同的去趋势方法，但仍然难以直接比较这些方法的性能和功效。此外，尽管标准互相关方法能够对特定的大气物种进行稳健的检测，但它只探测先验预期的特征。在这里，我们提出了一种新的方法，使用高斯过程（GP）回归直接建模的组件的高分辨率光谱，部分解决了这些问题。我们使用两个档案CRIRES/VLT数据集作为测试用例，热彗星HD 189733 b和51 Pegasi b的观测，恢复注入信号与平均线对比度的$\sim 4.37 \times 10^{-3}$和$\sim 1.39 \times 10^{-3}$，行星径向速度$ΔK_\mathrm{p} =1.45 \pm 1.53\,\mathrm{km\,s^{-1}}$和$ΔK_\mathrm{p}=0.12\pm0.12\,\mathrm{km\,s^{-1}}$从注入速度分别。此外，我们演示了GP方法的应用程序，以评估行星光谱的去趋势过程的影响，通过实施注入回收测试。我们发现，文献中使用的标准去趋势方法对吸收特征的振幅产生负面影响，这有可能使检索分析不准确。最后，我们讨论了可能的限制因素的非检测使用这种方法，可能会得到补救的更高的信噪比数据。
2022-03-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
Detection of sodium in the atmosphere of WASP-69b
凌日光谱是表征系外行星大气的最常用方法之一。从地面上进行这些观测，由于地球大气及其固有的变化，是非常具有挑战性的，但高光谱分辨率观测克服了这一困难，解决了谱线，并利用地球，主星和系外行星的不同多普勒速度。我们分析了太阳系外行星WASP-69 b在589 nm处的Na I双重峰的透射光谱，WASP-69 b是一颗周期为3.868天的K型恒星，并将分析结果与众所周知的热木星HD 189733 b进行了比较。我们还分析了WASP-69 b的Rossiter-McLaughlin效应。在TNG望远镜上用HARPS-North摄谱仪（R = 115000）观测到WASP-69 b的两次凌日。我们进行了大地污染减法的基础上观察到的光谱和大地水模型之间的比较。然后，遵循差分光谱学的一般步骤来提取透射光谱。该方法进行了测试与档案过境数据的广泛研究的系外行星HD 189733 b，获得了HARPS南摄谱仪在ESO 3.6米望远镜，然后应用到WASP-69 b数据。对于HD 189733 b，我们光谱解析Na I双重峰并测量$0.72\pm0.05\%$（D2）和$0.51\pm0.05\%$（D1）的线对比度，以及$0.64\pm0.04$双（D2）和$0.60\pm0.06$双（D1）的半峰宽，与先前发表的结果一致。测量${\sim}0.04$的净蓝移。对于WASP-69 b，仅测量D2线的对比度…
2017-10-17 astro-ph.EP
Direct imaging and spectroscopy of exoplanets with the ELT/HARMONI high-contrast module
将高对比度成像与中等分辨率光谱学相结合，已被证明可以显着提高对系外行星的直接探测。HARMONI是首批安装在ESO ELT上的轻型仪器之一，将配备一个单共轭自适应光学系统，以达到H和K波段ELT的衍射极限，一个专用于系外行星成像的高对比度模块，以及一个中等分辨率（高达R = 17 000）的光学和近红外积分场摄谱仪。结合在一起，这些系统将提供前所未有的对比度限制在50和400 mas之间的分离。在本文中，我们估计的能力，HARMONI高对比度模块的直接检测年轻的巨大系外行星。我们使用仪器的端到端模型来模拟基于现实观测场景和条件的观测。我们分析这些数据与所谓的“分子映射”技术相结合的匹配滤波器的方法，以解开从主机恒星和地球的同伴，并增加的S/N的行星信号。我们发现行星5西格玛以上的对比度高达16等和分离下降到75马斯在几个光谱配置的仪器。我们表明，分子映射允许检测的同伴高达2.5 mag昏暗相比，最先进的高对比度成像技术的基础上角差分成像。我们还表明，性能是不是强烈的主机星的光谱型的影响，我们达到最好的三个四分位数的观测条件在Armazones，这意味着HARMONI可以用于近临界观测期间的60至70%的望远镜时间在ELT接近的灵敏度。最后，我们从人口合成模型中模拟行星，以进一步探索HARMONI及其高对比度模块即将开放的参数空间。
2021-04-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
Contrast and Temperature Dependence of Multi-Epoch High-Resolution Cross-Correlation Exoplanet Spectroscopy
虽然高分辨率互相关光谱（HRCCS）技术已被证明是有效的过境和非过境热对流层的大气特征，这些技术的局限性还没有得到很好的理解。我们提出了一系列的模拟一个HRCCS技术，它结合了交叉关联函数从多个时代，把温度和对比度的限制可访问的系外行星人口的第一次。我们发现，行星约土星大小和更大的$\sim$ 0.2 AU的类太阳恒星可能是可检测的$L$带，一个显着的扩展与以前研究的人口相比，目前的仪器。温度较低的（$ \rm T_{eq} \leq 1000$ K）系外行星比单独通过光度对比度所建议的更容易探测，这是由于化学变化增加了光谱对比度。较冷系外行星的$L$波段CH $_4$光谱能够对$\rm T_{eq} \sim 900K$处的大气C/O比进行鲁棒约束，这已被证明对热彗星难以获得。这些结果表明，HRCCS的多历元方法可以用现有的高分辨率光谱仪检测和表征整个类太阳系统内部区域的系外行星大气。我们发现，许多时代的适度的信号噪声比（$\rm S/N_{epoch} \sim 1500$）产生最清晰的检测和C/O的限制，强调需要高精度的近红外大地校正与短的集成时间。
2020-12-28 astro-ph.EP
Transiting Exoplanet Monitoring Project (TEMP). I. Refined System Parameters and Transit Timing Variations of HAT-P-29b
我们报告了2013年10月至2015年1月期间热木星HAT-P-29 b的六次凌日测光。我们分析了新的光变曲线，结合已发表的光度，多普勒测速，光谱测量，发现一个更新的轨道星历的HAT-P-29系统，$T_{\rm C}[0]= 2456170.5494(15)\,[\rm{BJD_{TDB}}]$和$P=5.723390(13) \,{\rm days}$。它比之前发布的值长$17.63\,{\rm s}$（$4.0\,σ$），相当于在撰写本文时（UTC 2018年6月1日）错误超过了$2.5\,\rm{hrs}$。测量的HAT-P-29 b的过境中间时间没有显示出令人信服的证据，从线性模型的时间异常，这排除了存在质量大于$0.6$，$0.7$，$0.5$，和$0.4\,{\rm M_\oplus}$附近的$1:2$，$2:3$，$3:2$，和$2:1$与HAT-P-29 b的共振的扰动分别。
2018-07-26 astro-ph.EP
First on-sky results of a FIOS prototype, a Fabry Perot Based Instrument for Oxygen Searches
针对极大望远镜探测系外行星大气氧气所需的高分辨率，提出基于链式法布里-珀罗阵列的FIOS原型，实现R=250,000-350,000，并设计八臂配置以超过R=300,000，可插入现有光谱仪提升分辨率。
2023-07-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Precision radial velocity measurements by the forward-modeling technique in the near-infrared
在近红外中精确的径向速度（RV）测量是探测和表征低质量恒星或具有较高磁活动的年轻恒星周围的系外行星的有力工具。然而，在近红外中随时间显著变化的强的大地吸收线和发射谱线的存在可以防止通过经典技术从这些光谱中提取RV信息，经典技术忽略或掩蔽大地线。我们提出了一种方法和流水线，以获得精确的RV从近红外光谱使用前向建模技术。我们将其应用于光谱与宽波长覆盖（Y，J，和H波段，同时），采取了斯巴鲁8.2米望远镜的红外多普勒（IRD）摄谱仪。我们的管道提取每个光谱段的光谱仪的瞬时仪器配置文件，基于与恒星光同时注入光谱仪的激光频率梳的参考光谱。这些配置文件是用来获得的内在恒星模板光谱，这是免费的仪器加宽和大地特征，以及模型和适合个人观察到的光谱在RV分析。实施了一系列的数值模拟，使用理论光谱，模仿IRD数据，我们测试的管道，并表明IRD可以实现$<2$ m s $^{-1}$精度缓慢旋转中晚期M矮星的信噪比$> 100$每像素在1000 nm。RV精度对各种恒星参数的依赖性（例如，$T_{\rm eff}$，$v\sin i$，[Fe/H]）的混合，以及碲线混合对RV精度的影响。我们还将RV分析管道应用于GJ 699和TRAPPIST-1的观测光谱，表明摄谱仪和管道能够至少在几个月的时间尺度上具有$<3$ m s $^{-1}$的RV精度。
2020-08-29 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Periodic transit timing variations and refined system parameters of the exoplanet XO-6b
只有少数系外行星已知围绕快速旋转的恒星运行。其中之一是XO-6 b，它围绕着一颗F5 V型恒星运行。发现后不久，我们开始使用斯洛伐克科学院天文研究所的望远镜对XO-6 b进行光度和径向速度跟踪观测。我们的主要科学目标是更好地描述行星系的特征，并寻找凌日时间的变化。我们改进了几个行星和轨道参数。根据我们的测量，行星XO-6 b似乎大了约10%，然而，这只是$2σ$的差异，但它的轨道倾角，相对于天空的平面，似乎显着小于它最初由发现者确定。在这种情况下，我们发现了约$9.5σ$差异。此外，我们还观察到XO-6 b的周期性过境时间变化，半振幅约为14分钟，周期约为450天。对于这种凌日时间的变化有两种合理的解释：（1）XO-6系统中的第三个物体引起了光时间效应，或者（2）凌日行星XO-6 b和该系统中另一颗未知的低质量行星之间的共振扰动。根据O-C图，我们得出假设系统中的第三个物体应该具有恒星质量，因此XO-6的径向速度测量值预计会发生显著变化。由于情况并非如此，而且所有试图同时拟合径向速度和O-C数据的尝试都未能提供一致的解，因此第二种解释更现实。
2019-11-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Transiting Exoplanet Monitoring Project (TEMP). II. Refined System Parameters and Transit Timing Analysis of HAT-P-33b
我们提出了10个$R$波段光度观测的八个不同的过境的热木星HAT-P-33 b，这已成为我们的过境系外行星监测项目（TEMP）的目标。这些数据是由中国国家天文台兴隆站（NAOC）的两台望远镜从2013年12月到2016年1月获得的，并显示出$1.6-3.0\,\rm{mmag}$的光度散射。在联合分析了以前公布的光度数据，径向速度（RV）测量，和我们的新的光变曲线，我们重新审视的系统参数和轨道星历的HAT-P-33 b系统。我们的结果是一致的，除了行星与恒星的半径比（$R_{P}/R_{*}$），入口/出口持续时间（$τ$）和总持续时间（$T_{14}$），这共同表明一个稍微浅，短凌的形状。我们的结果是基于更完整的光变曲线，而以前发表的工作只有一个完整的过境光变曲线。过境时间变化（TTVs）没有发现显着的异常，我们把潜在的扰动的质量上限，在很大程度上取代了现有的RV数据提供的松散的约束。TTV极限在平均运动共振附近更强，特别是对于低阶可伸缩性。我们可以排除在1：3、1：2、2：3、3：2和2：1共振附近分别存在质量大于0.6、0.3、0.5、0.5和$0.3\,{\rm M_\oplus}$的扰动。
2017-05-24 astro-ph.EP
Characterization of exoplanetary atmospheres through a model-unbiased spectral survey methodology
上下文收集大量的系外行星大气测量数据对于提高我们对系外行星的理解至关重要。在这种情况下，该领域可能会受益于广泛的物种调查，特别是使用过境光谱，这是迄今为止最成功的系外行星大气表征技术。目的：我们的目标是开发一种模型无偏的技术，使用凌日光谱分析每一个合格的原子光谱线在系外行星过境数据，并寻找相对吸收，即，减少通量的线时，行星过境。方法：我们分析了斯巴鲁HDS、凯克HIRES、VLT UVES和拉西拉HARPS的存档数据，以测试我们的光谱调查方法。它首先通过相对噪声水平过滤单个线路。它还校正了光谱偏移和大地污染。我们的方法沿着时间和波长进行分析。后者采用了自助佐证法。结果如下：我们强调了在斯巴鲁HDS采集的HD 209459 b数据中可能检测到的Mn I和V II（$5.9σ$为5916.4 $\angstrom$，$5.1σ$为6021.8 $\angstrom$）。先前在同一颗行星上探测到的Ca I被我们的算法归类为不确定的，但我们支持先前探测到的Sc II（$3.5σ$在6604.6 $\angstrom$）。我们还强调了在VLT下UVES采集的HD 189733数据（$6572.8 \angstrom$下的$4.4σ$、$6604.6 \angstrom$下的$6.8σ$和$5910.1 \angstrom$下的$3.5σ$）中可能检测到Ca I、Sc II和Ti II，以及在…
2022-01-12 astro-ph.EP
Transiting Exoplanet Monitoring Project (TEMP). IV. Refined System Parameters, Transit Timing Variations and Orbital Stability of the Transiting Planetary System HAT-P-25
我们展示了2013年至2016年在两个天文台使用三台望远镜获得的太阳系外行星HAT-P-25 b的八条新光变曲线。我们使用新的光变曲线，以及最近的文献资料，估计过境行星的物理和轨道参数。具体来说，我们确定了中天时间（T $_{C}$）并更新了线性星历，T $_{C[0]}$ =2456418.80996 $\pm$ 0.00025 [ $\mathrm{BJD}_\mathrm{TDB}$ ]和P=3.65281572 $\pm$ 0.00000095天。我们进行了搜索过境时间变化（TTV），并没有发现显着的TTV信号在$ΔT=$ 80 s-水平，放置在行星-行星相互作用（$\mathrm{TTV_{G}}$）的可能强度的限制。在我们的分析过程中，我们计算了潜在的附近扰动的质量上限。在与HAT-P-25 b的1：2、2：1和3：1共振附近，可以排除质量分别大于0.5、0.3和0.5 $\mathrm{M_{\oplus}}$的扰动。此外，基于对光走时效应（LTTE）引起的TTV的分析，我们还排除了在母星$M_{\rm p}> 3000 \,\mathrm{M_{J}}$中存在长周期扰动的可能性。
2018-05-04 astro-ph.EP
Independent discovery and refined parameters of the transiting exoplanet HAT-P-14b
我们提出了HAT-P-14 b的超级WASP观测，这是托雷斯等人发现的一颗热木星。这颗行星是由超级WASP团队独立发现的，并在后续观测确保了这一发现后命名为WASP-27 b，但在Torres等人发表之前，我们对HAT-P-14/WASP-27与Torres等人发现的值非常一致，我们通过结合我们的数据集来改进参数。我们还提供了额外的证据，反对天文假阳性。由于主星的亮度，V = 10，HAT-P-14是一个有吸引力的候选人，进一步表征观测。这颗行星有一个高碰撞参量，b = 0.907 +/- 0.004，主凌日接近放牧。这很容易揭示轨道参数的微小偏差，表明系统中存在第三个天体，这可能导致微小但重要的轨道偏心率，e = 0.095 +/- 0.011。系统的几何形状表明，这颗行星勉强未能经历二次日食。然而，即使未检测到也会严格限制系统参数。
2010-09-17 astro-ph.EP
A formally motivated retrieval framework applied to the high resolution transmission spectrum of HD 189733 b
本文提出一种形式化驱动的大气检索框架，通过在前向模型中考虑预处理流水线导致的谱线变形，并引入偏差流水线度量，成功应用于HD 189733 b的CARMENES高分辨率透射光谱数据，精确反演了其大气的蓝移、H2O丰度、温度及云层下限。
2024-02-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
Robustness Measures for Molecular Detections using High-Resolution Transmission Spectroscopy of Exoplanets
本文研究系外行星高分辨率透射光谱中PCA去趋势优化度量的稳健性，提出基于注入信号与直接CCF差异的优化方法，并据此确认HD 189733 b的H2O和WASP-76 b的OH探测。
2023-03-02 astro-ph.EP
Can Ground-based Telescopes Detect The Oxygen 1.27 Micron Absorption Feature as a Biomarker in Exoplanets ?
类地行星散射光中的氧吸收线被认为是最有希望的系外生命代谢生物标志物。我们研究的可行性检测的1.27微米的氧带从可居住的系外行星，特别是，周围的晚型恒星观察与未来的仪器上的30米级地面望远镜。我们用斯巴鲁IRCS/中阶梯光谱仪分析了1.27微米附近的夜气辉，发现大气氧分子的强地辐射到午夜时下降了一个数量级。通过编制附近的恒星目录结合天空背景模型，我们估计的探测能力的氧气吸收带从地球的孪生兄弟，如果它存在的话，附近的恒星。我们发现，氧1.27微米波段探测的光子噪声的最主要来源来自夜间的气辉，如果恒星PSF晕的贡献被抑制到足以检测到行星。我们的结论是，未来的探测器的探测对比度是有限的光子噪声可以检测到氧1.27微米的吸收带的地球双胞胎约50晚型恒星的候选人。本文论证了在超大望远镜上部署小内工作角高效日冕仪和极端自适应光学的重要性，并清楚地表明，这样做将使研究潜在的宜居行星成为可能。
2012-08-05 astro-ph.EP
Ground-based Optical Transmission Spectroscopy of the Nearby Terrestrial Exoplanet LTT 1445Ab
附近的M矮星系统目前为地球系外行星大气的光谱研究提供了最有利的机会。LTT~1445系统是一个由三颗M矮星组成的等级系统，有两颗已知的行星围绕着主星LTT~ 1445 A。利用Magellan II/LDSS 3C对LTT~ 1445 Ab（$R=1.3$ R $_\oplus$，$M=2.9$ M $_\oplus$）进行了低分辨率观测。我们使用LTT~ 1445 BC对的组合通量作为比较星，这标志着第一次使用M矮星从另一个M矮星的时间序列观测中去除大地变化。我们在LTT~ 1445 B和C的辐射中都发现了H $α$，在LTT~ 1445 C的一个数据集中也发现了耀斑。这些受污染的数据将从分析中删除。我们建立了LTT~（1445）Ab在620- 1020 nm的宽带渡越光曲线。在3分钟的时间段内，我们实现了49 ppm的组合宽带光变曲线的均方根。我们构建了一个透射光谱与20个分光光度箱，每个跨度20纳米，并将其与模型的清晰，1 $\times$太阳能组成的气氛。我们排除了表面压力为10 bar（$3.2 σ$置信度）和表面压力为1 bar（$3.1 σ$置信度）的大气情况。即将进行的LTT~ 1445 Ab的二次日食观测将进一步探索高平均分子量大气，雾或多云大气，或根本没有大气的情况。
2023-02-25 astro-ph.EP
On the robustness of analysis techniques for molecular detections using high resolution exoplanet spectroscopy
高分辨率多普勒光谱学为行星外大气的化学探测提供了强有力的手段。这种方法涉及监测行星光谱中的数百条分子谱线，这些谱线因行星的轨道运动而发生多普勒位移。通过将观测到的系统光谱与模型行星光谱互相关来检测分子。该方法已导致使用大型地面望远镜对热蒸发器中的H2O、CO和TiO进行分子探测。然而，这种方法的关键是从观测光谱中准确地去除恒星和大地特征，也称为去趋势。以前的分子检测依赖于去趋势方法和参数的特定选择。然而，尚未详细研究不同选择的分子检测的耐用性。我们进行了系统的调查，去趋势的算法，参数和优化的化学检测使用高分辨率光谱的效果。作为一个案例研究，我们考虑热木星HD 189733 b。使用多种方法，我们确认了H2O（4.8 $σ$）和CO（4.7 $σ$）的高显著性检测。此外，我们报告的证据表明，HCN具有高度显著性（5.0 $σ$）。另一方面，我们的研究结果强调了需要改进的度量和扩展的观察，以稳健地确认这种检测。特别是，我们发现，检测意义的$\gtrsim$ 4 $σ$可以通过优化去趋势在行星速度空间中的不正确的位置，这样的假阳性可以发生在近30%的情况下。我们讨论的方法，以帮助区分分子检测杂散噪声。
2018-11-14 astro-ph.EP
Exoplanet atmospheres at high spectral resolution
本文综述高分辨率光谱学在系外行星大气表征中的观测、分析方法与关键发现，并展望其与JWST及极大望远镜的协同前景。
2025-05-13 astro-ph.EP
Possible Atmospheric Diversity of Low Mass Exoplanets, some Central Aspects
系外行星科学继续以其丰富的多样性令人兴奋和惊讶。我们在这里讨论一些关键方面可能影响的范围外行星的陆地型大气可能存在于自然界中。我们的动机是新出现的观测，完善的方法来解决数据退化，改进的理论影响大气演变的关键过程和新一代的大气模型，耦合物理过程从深内部通过到外逸层，并考虑行星恒星系统作为一个整体。以太阳系为例，首先总结了塑造大气演化的主要过程，然后讨论了它们在系外行星环境中的潜在相互作用。我们总结了关键的不确定性，并考虑了各种各样的大气成分，讨论其潜在的发生在系外行星的背景下。
2021-01-04 astro-ph.EP
NIRSPEC Radial Velocity Measurements of Late-M Dwarfs
随着2010年十年期巡天的重点是探测类地行星，以及2008年系外行星工作队的重点是寻找M矮星周围的行星，使用红外阶梯光谱仪的径向速度巡天将对未来系外行星研究产生重大影响。在这里，我们提出的结果，红外径向速度调查的样本14晚M矮星与NIRSPEC阶梯光谱仪的凯克II望远镜。使用大地线进行波长校准，我们能够在一年的时间内实现150-300米/秒的测量精度。虽然我们需要更多的RV时期来确定我们的大多数恒星是否有行星质量的同伴，但我们已经将样本子集周围行星质量的上限定为5-10 MJ。我们还确定了样本中所有恒星的旋转速度，并将我们的2.0至2.4微米的多级高分辨率光谱提供给建模社区，以更好地了解晚M矮星的大气。
2010-12-22 astro-ph.EP
Finding extraterrestrial life using ground-based high-resolution spectroscopy
对系外行星的观测预示着有一天会揭开地外生命存在的面纱。处于强烈化学不平衡状态的大气化合物将指向大规模的生物活动，就像地球大气中的氧气和甲烷一样。类地行星探测器和达尔文探测器任务的取消意味着，在未来25年内不太可能发射专门用于搜寻系外行星大气中生物标志物气体的太空望远镜。在这里，我们表明，地面望远镜提供了一个强有力的替代寻找生物标志物在系外行星大气通过过境观测。最近的研究结果表明，高色散光谱利用行星的多普勒频移分离地外信号和大地信号的巨大潜力。从一颗围绕着一颗小红矮星运行的地球双星发出的氧气传输信号，只比最近在热木星tau Bootis b中探测到的一氧化碳信号小3倍，尽管这样的恒星会暗几个数量级。我们表明，如果类地行星很常见，计划中的超大型望远镜可以在几十次凌日内探测到氧气。最终，配备高色散光谱仪的大型专用通量收集望远镜阵列可以提供对太阳附近的生命行星进行统计研究所需的大收集区域。
2013-02-13 astro-ph.EP
Ephemeris Updates for Seven Selected HATNet Survey Transiting Exoplanets
本研究精化了七颗HATNet系外行星的星历表，利用多源观测和MCMC方法，发现除HAT-P-12b外均存在轨道周期增长趋势。
2023-06-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hot Exoplanet Atmospheres Resolved with Transit Spectroscopy (HEARTS) VI. Non-detection of sodium with HARPS on the bloated super-Neptune WASP-127b
WASP-127 b是迄今为止发现的最膨胀的系外行星之一，质量只有$3.4$海王星的质量，但半径大于木星。它也位于海王星沙漠的边界，这说明缺乏高辐射的海王星大小的行星，并且仍然知之甚少。它的大尺度高度和明亮的主星使凌日的WASP-127 b成为透射光谱学中有价值的目标。我们使用组合的EulerCam和TESS光曲线来重新计算系统的参数。此外，我们提出了一个深入的搜索钠在四个过境观测的WASP-127 b，获得的一部分，热系外行星大气解决过境光谱（HEARTS）调查与高精度径向速度行星搜索器（HARPS）光谱仪。另一个团队独立分析了这个数据集的两个晚上，声称检测到的钠与之前对地面和太空数据的研究不一致。我们发现，这种大钠检测实际上是由于污染从碲钠排放和低S/N在深恒星钠线的核心。当适当考虑这些效应时，先前的钠信号被降低为$0.46\pm0.20\%$（$2.3σ$）的吸收，这与用其他仪器进行的WASP-127 b过境分析一致。我们可以将高斯分布拟合到D2线，然而，D1线没有被检测到，这表明如果钠存在于大气中，则存在不寻常的线比。将需要在高分辨率和高灵敏度下对WASP-127进行跟踪，以确定钠的存在并分析其线形。
2020-11-02 astro-ph.EP
Minimal Data Fidelity for Detection of Stellar Features or Companions
仪器方面的技术进步导致了系外行星探测和恒星特征（如斑点和光斑）检查的指数级增长。虽然斑点和光斑使我们能够了解恒星动力学，系外行星为我们提供了一个瞥见恒星演化。虽然噪声的普遍存在（例如，碲的、仪器的或光子的）是不可避免的，将其与增加的光谱分辨率化合物技术挑战相结合。为了解释这些噪声源和分辨率问题，我们使用时间多重分形框架来研究SOAP 2.0工具的数据，SOAP 2.0工具模拟了存在光斑，光斑或行星的恒星光谱。考虑到这些受控模拟，我们改变分辨率以及信噪比（S/N），以获得鲁棒检测特征所需的分辨率和S/N的下限。我们表明，一个点和光斑与恒星盘的1%的覆盖率可以鲁棒地检测到的S/N（每像素）分别为35和60，任何光谱分辨率高于20,000，而一个行星的径向速度（RV）为10米/秒，可以检测到的S/N（每像素）为600。我们的方法不是将噪声视为障碍，而是将噪声作为信息源。
2021-04-21 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Prospects for Characterizing the Haziest Sub-Neptune Exoplanets with High Resolution Spectroscopy
对比地球大但比海王星小的行星进行的观测，在低光谱分辨率下导致了很大程度上不确定的解释，这是由于烟雾或云模糊了它们光谱中的分子特征。然而，在这里，我们表明，高分辨率光谱（R $\sim$ 25，000至100，000），使人们能够探测这些大气层中的云以上的最强谱线的核心形成的区域。我们提出了一套GJ 1214 b类行星厚光化学雾覆盖1 - 5 $μ$米的透射光谱模型在一系列的分辨率相关的当前和未来的地面光谱仪。此外，我们比较了通常与更正式的基于似然的方法一起使用的交叉关联函数的效用，发现只有基于似然的方法对雾不透明度的存在敏感。我们计算这些光谱的信噪比，包括大地污染，需要稳健地检测主机的分子，如CO，CO $_{2}$，H $_{2}$ O，CH $_{4}$，和光化学产品，如HCN，作为波长范围和光谱分辨率的函数。M波段的光谱需要最低的S/N $_{res}$以同时检测多个分子。CH $_{4}$仅在最酷的型号（$T_{\rm{eff}} =$ 412 K）上可观察到，并且仅在L波段。我们定量评估了这些要求与当前和未来仪器所能实现的要求之间的比较，证明了利用地面高分辨率光谱技术对小型凉爽世界的表征是触手可及的。
2020-08-25 astro-ph.EP
Characterization of a multi-etalon array for ultra-high resolution spectroscopy
即将到来的超大型望远镜（ELT）预计将拥有探测附近低质量恒星周围岩石行星大气中潜在生物特征气体所需的收集区域。目前的一些努力集中在寻找分子氧（O2）上，因为O2是地球上已知的生物特征。其中最有前途的方法来寻找氧气是透射光谱，其中高分辨率光谱与互相关技术相结合。在这种方法中，需要高光谱分辨率来分辨系外行星的O2线，并将它们与前景的大地吸收分离。虽然目前的天文摄谱仪通常达到100，000的光谱分辨率，但最近的研究表明，300，000 - 400，000的分辨率对于用ELT探测地球类似物大气中的O2是最佳的。法布里-珀罗干涉仪（FPI）阵列已被提出作为一个相对低成本的方式来达到这些决议。在本文中，我们提出了我们的2-FPI阵列实验室原型，它达到了60万的分辨率的性能结果。我们进一步讨论了使用多腔标准具（双），现有的光谱仪的分辨率助推器。
2020-12-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
Detection of carbon monoxide in the high-resolution day-side spectrum of the exoplanet HD 189733b
经过十多年的多次尝试，高分辨率光谱学最近首次探测到系外行星大气中的分子吸收，包括透射光谱和热发射光谱。这些测量以分子波段中各条谱线的组合信号为目标，利用行星径向速度的变化将行星信号与大地和恒星污染物分离开来。在本文中，我们采用高分辨率光谱探测分子吸收的明亮过境热木星HD 189733 b的日侧光谱。我们用甚大望远镜上的CRIRES高分辨率近红外光谱仪在三个晚上观测了HD 189733 b。我们检测到一个5 σ的吸收信号，从CO在对比度为~4.5e-4相对于恒星的连续性，揭示了行星轨道径向速度在154+4/-3公里s-1。这使得我们可以用类似于食双星的方法来求解行星和恒星的质量，结果是Ms= 0.846+0.068/-0.049 Msun和Mp= 1.162+0.058/-0.039 MJup。H2O、CO2或CH 4没有检测到显著的吸收，我们在这里确定了它们的线对比度的上限。HD 189733 b的昼侧光谱中CO的检测可以与提出的解释光学至近红外透射光谱的雾层一致，如果该层在我们的观测所探测的法向入射角下光学薄，或者如果CO丰度足够高以使CO吸收源自雾层上方。我们在2.0微米处未检测到CO2，这与低分辨率NICMOS二次日食数据在相同波长范围内的深层CO2吸收并不矛盾。如果是真的，那么这种吸收会非常强烈，以至于在这个波长范围内完全消除任何行星光，没有高分辨率的信号可以测量。
2013-04-15 astro-ph.EP
Relative abundance constraints from high-resolution optical transmission spectroscopy of WASP-121b, and a fast model-filtering technique for accelerating retrievals
高分辨率多普勒分辨光谱学为研究系外行星的大气提供了新的机会。虽然“经典的”互相关方法已被证明是有效的，在寻找大气物种，它是无法执行直接的大气反演。最近的工作表明，检索是可能的使用直接的可能性评估或可能性'映射'。高分辨率反演的独特之处在于，去除恒星线和大地线所需的数据处理方法也会扭曲底层系外行星的信号，因此必须对前向模型进行预处理以匹配这种滤波。这是我们以前发布的框架中仍然存在的关键限制。本文通过引入一种简单快速的模型过滤技术来直接解决这个问题，该技术可以复制SysRem和PCA等算法所执行的处理。这使得检索能够在不必为每个模型执行昂贵的注入和预处理步骤的情况下执行。我们表明，我们可以可靠地限制透射光谱中大气的定量测量，包括温度-压力剖面、相对丰度、行星速度和旋转增宽参数。最后，我们使用WASP-121 b的UVES透射光谱展示了我们的框架。我们将温度-压力曲线和Fe、Cr和V的相对丰度限制为：$\log_{10}(χ_{\rm Fe}/χ_{\rm Cr})$ =1.66 $\pm$ 0.28，$\log_{10}(χ_{\rm Fe}/χ_{\rm V})$ =3.78 $\pm$ 0.29和$\log_{10}(χ_{\rm Fe}/χ_{\rm Mg})$ =-1.26 $\pm$ 0.60。相对丰度与太阳值一致，但Fe/Mg除外，其中大的Mg丰度可能是由WASP-121 …
2022-01-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
How Close Are We To Detecting Earth-like Planets in the Habitable Zone Using the Radial Velocity Technique?
在宜居带发现类地系外行星是天文学家寻找地外生命的重要里程碑。径向速度（RV）技术仍然是探测和表征系外行星系统最有力的工具之一，考虑到恒星光谱品质因数、RV校准源、恒星噪声和大地污染，计算了不同观测带通和不同光谱型下RV精确测量的不确定度。我们在各种条件下用RV技术预测了不同光谱型的最佳观测带通。我们比较RV信号的类地行星在宜居带（HZ）的不久的将来的状态，最先进的RV精度，并试图回答这个问题：我们有多接近检测类地行星在HZ使用RV技术？
2011-07-24 astro-ph.EP
Optimising spectroscopic observations of transiting exoplanets
本研究针对凌日系外行星高分辨率光谱观测中SNR提升与光谱展宽抑制的权衡问题，通过模拟VLT/CRIRES+的观测场景，验证了探测显著性存在最优时间分辨率，提出可借鉴摄影“曝光三角”思路制定观测策略。
2023-12-13 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
Precise Radial Velocities of Cool Low Mass Stars With iSHELL
最冷的矮星在可见光波长下本质上是暗淡的，并表现出旋转调制的恒星活动。在近红外（NIR）波长（1-2.5微米）观测这些恒星是有利的，因为它们发出大部分的热光度，并且最安静。在这项工作中，我们描述了我们的方法和结果，获得精确的径向速度（RV）的测量低质量恒星使用K波段光谱与R~80,000的iSHELL摄谱仪和美国宇航局红外望远镜设施（IRTF）使用甲烷同位素气室的校准单元。我们的新型分析管道通过最小化观测光谱和前向模型之间的残差的RMS来提取RV。该模型考虑了气室、大地电磁场、闪耀函数、多个准正弦边缘源和光谱仪的线扩展函数。恒星模板是通过对质心移动残差进行平均，利用目标观测值迭代得到的。我们已经证明，对于M4矮星巴纳德星和K矮星天鹅座61 A，在一年的时间尺度内，观测精度为5 ms^-1;对于M2矮星GJ 15 A，观测精度为3 ms^-1，观测时间尺度为一个月。这项工作表明了iSHELL确定NASA TESS任务发现的候选系外行星的动力学质量的潜力，并搜索围绕中等活跃和/或年轻K和M矮星运行的系外行星。
2019-08-20 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
