The sub-Jovian desert of exoplanets: parameter dependent boundaries and implications on planet formation
已知系外行星的周期质量和周期半径分布呈现出沙漠。与非常热的（$P_{\rm orb}<3$ d）超级地球和热彗星的存在不同，在超级地球和亚彗星之间没有已知的行星具有一两天的短轨道周期。在这封信中，我们表明，这个沙漠的周期边界是依赖于恒星参数（$T_{\rm eff}$，$[M/H]$，$\log g$在显着的顺序），有一个决定性的依赖于入射恒星辐射，并依赖于恒星质量只对行星周围的$T_{\rm eff}<5600$ K主机恒星。我们发现在离主星最近的轨道上明显缺乏非常膨胀的行星。目前作用在行星上的潮汐力、行星表面重力或洛希瓣的当前填充因子没有显著的依赖性。这些分布与光蒸发在沙漠形成中的主导作用最为一致。
2019-03-12 astro-ph.EP
Early evolution of purple retinal pigments on Earth and implications for exoplanet biosignatures
我们认为，视网膜为基础的光合作用出现在地球上生命进化的早期，深刻影响了光合作用的发展，并为寻找地球以外的生命创造了意义。虽然光养的早期进化历史在很大程度上是未知的，但原始蓝藻中的产氧光合作用的发生显着改变了地球的大气层，导致氧气的增加~ 23亿年前。然而，光合叶绿素和细菌叶绿素色素在约500-600 nm波长处缺乏明显的吸收，这是太阳光谱中能量丰富的区域。相比之下，更简单的基于视网膜的光捕获系统，如盐古菌紫膜蛋白细菌视紫红质，显示出以568 nm为中心的强烈的明确定义的吸收峰，这与叶绿素色素的吸收峰互补。我们提出了一个简单的视网膜为基础的捕光系统，如紫色的色蛋白bacteriorhodopsin，最初发现在嗜盐菌，光合作用的发展之前，可能占主导地位。我们探讨这一假设，称为“紫色地球”，并讨论如何视网膜色素可能作为远程生物签名的系外行星研究。
2018-10-11 astro-ph.EP
Haze optical depth in exoplanet atmospheres varies with rotation rate: Implications for observations
本研究针对系外行星大气霾的模拟难题，利用ExoPlaSim模型模拟32种自转速率的潮汐锁定类地行星，发现霾分布与环流状态相关，自转周期超13天的超级地球晨昏线霾光学深度最低，为观测目标选择提供依据。
2024-01-31 astro-ph.EP
Disequilibrium biosignatures over Earth history and implications for detecting exoplanet life
行星大气中的化学不平衡已被提出作为通过远程光谱检测系外行星上的生命的通用方法。在太阳系具有丰富大气的行星中，现代地球由于生命的存在而具有最大的热力学化学不平衡。然而，这种不平衡是如何随着时间的推移而变化的，特别是在缺氧的太古代或缺氧较少的元古宙中保持的生物不平衡是未知的。我们计算的大气-海洋不平衡在前寒武纪使用保守的代理和模型为基础的估计早期大气和海洋成分。我们省略了地壳固体，因为地下成分在系外行星上是不可检测的，不像地表以上的挥发物。我们发现：（i）不平衡随时间的推移而增加，（ii）由于O $_{2}$、N $_{2}$和液态水的共存，元古宙和中生代都可能存在可远程检测的生物不平衡;太古宙具有由N $_2$、CH $_4$、CO $_2$和液态水共存引起的生物不平衡，对于一个系外行星的孪生兄弟来说，可能是远程可探测的。在这种不平衡的基础上，我们认为，同时检测到丰富的CH $_{4}$和CO $_{2}$在一个可居住的系外行星的大气是一个潜在的生物签名。具体而言，我们表明，甲烷混合比大于0.001是潜在的生物，而那些超过0.01可能是生物的，由于难以维持大的非生物甲烷通量，以支持高甲烷水平缺氧的气氛。生物原性将因缺乏丰富的CO而得到加强，这在生物情景中不应共存。
2018-01-24 astro-ph.EP
Geology and Photometric Variation of Solar System Bodies with Minor Atmospheres: Implications for Solid Exoplanets
未来对系外行星进行天文学研究的合理基础在于我们对太阳系中行星和卫星的最佳了解。太阳系天体的表面环境多种多样，甚至包括地球以外的潜在可居住条件，因此必须了解如何从太阳系以外的地方描述它们的特征。在这项研究中，我们提供了一个概述的地质特征的主要太阳系固体机构与次要大气（即，地球的月球，水星，伽利略卫星，和火星），影响表面光度在当地到全球范围内，我们调查他们如何影响点源测光紫外线，可见光，和近红外（即，反射主导范围）。我们根据最近的测绘产品模拟它们，并在可用的情况下编译观察到的光变曲线。我们显示了5-50%的峰谷变化幅度在一个自旋旋转与各种地质过程，包括由于火成岩活动，与周围的高能粒子的相互作用，和颗粒状材料的分布不均匀的表面成分。这些过程的一些迹象提供了幅度和波长的变化的组合的时间平均光谱的依赖性。我们还估计了通过周期图分析检测它们的自旋旋转速率所需的光度精度。我们的调查说明了现实的可能性推断固体系外行星的详细性质与未来的直接成像观测。
2014-09-03 astro-ph.EP
Stellar Magnetism and starspots: the implications for exoplanets
由恒星黑子引起的恒星变率会阻碍对系外行星的探测，并使行星性质的估计产生偏差。这些特征也可以用来研究恒星与行星之间的相互作用，以及从潜在的恒星发电机中推断出性质。然而，典型的技术，如ZDI，对大多数宿主星来说是不可能的。我们提出了一个强大的方法的基础上现场建模映射活跃的恒星表面，使我们能够统计研究恒星磁性与过境系外行星的影响和相互作用。该方法适用于活跃的开普勒-9星，我们发现小的证据，行星和恒星磁层之间可能的相互作用，导致2：1的共振之间的点旋转和轨道周期。
2013-10-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Formation of Uranus & Neptune: Challenges and Implications For Intermediate-Mass Exoplanets
在本文中，我们研究了天王星和海王星的形成，根据核心成核吸积模型，考虑形成位置从12到30 AU从太阳，并与不同的磁盘固体表面密度和核心吸积率。它表明，为了形成类天王星和类海王星行星的最终质量和固气比，非常具体的条件是必需的。我们还表明，当最近提出的高固体吸积率假设，随着固体表面密度约10倍的最小质量的太阳星云，在形成天王星和海王星在大的径向距离的挑战不再是形成时间尺度，而是找到这些行星的最终质量和组成的协议。事实上，这些条件更有可能导致气体巨行星。散射的星子形成行星的核心被认为是一个重要的影响，在较大的距离。我们的研究强调了原行星盘和行星胚胎出生环境的不同（即使是轻微的）条件如何导致最终质量和成分（固气比）非常不同的行星的形成，这自然解释了中等质量系外行星的巨大多样性。
2014-04-20 astro-ph.EP
The carbon-to-oxygen ratio: implications for the spectra of hydrogen-dominated exoplanet atmospheres
我们目前的结果从一维大气模拟调查的热结构，化学成分和传输和发射光谱的影响，不同的碳氧比（C/O），辐照氢为主的气氛。我们发现，大气的这些性质中的每一个都强烈地依赖于碳和氧的个体丰度（相对于氢）。我们证实了以前的研究结果，不同的化学平衡组成的结果，从不同的元素丰度，但具有相同的C/O比。我们调查的热结构和模拟光谱上的组合物的这种差异的效果。我们还使用PandExo工具模拟观测，并表明这些差异在当前（即哈勃太空望远镜）和未来（即詹姆斯韦伯太空望远镜）仪器的观测上是显著的。我们的结论是，重要的是要考虑整套的个别元素的丰度，相对于氢，而不是只有两个元素的比例，如C/O比，特别是当比较模型预测与观察到的传输和发射光谱。
2019-03-26 astro-ph.EP
Modeling Stellar Proton Event-induced particle radiation dose on close-in exoplanets
开普勒望远镜的观测发现了大量的近地系外行星的存在，以及偶然发现的恒星超级耀斑，其排放量比在太阳上观测到的高出几个数量级。这两者之间的相互作用及其对行星可居住性的影响是社区的极大兴趣。恒星质子事件与行星大气相互作用，产生次级粒子并增加表面的辐射剂量。这种效应在近距离的系外行星上被放大，可能对潜在的行星生命构成严重威胁。蒙特卡罗模拟被用来模拟SPE-induced粒子辐射剂量的表面上的这样的系外行星。结果表明，在大气柱深度、磁矩和轨道半径各不相同的近距离配置中，行星的表面辐射剂量范围很广。可以得出结论，对于具有相当大的大气层和磁层的近距离系外行星，恒星超级耀斑所贡献的辐射剂量可能不足以使行星灭菌（对于我们所知道的生命），但可能导致频繁的灭绝事件。根据最近的报道，硬光谱SPE与比邻星b的大气的相互作用进行了建模，并讨论了其可居住性的影响。
2016-09-28 astro-ph.EP
Deep radiative zones affect giant planet cooling and internal structure: Implications for exoplanet characterisation
University of Zürich（苏黎世大学）
研究探讨了深层辐射区对巨行星冷却、半径演变及内部结构特征化的影响，发现辐射窗口可加速冷却并改变金属丰度推断。
2026-08-18 astro-ph.EP
Photochemical Runaway in Exoplanet Atmospheres: Implications for Biosignatures
大约25亿年前，微生物学会了利用丰富的太阳能来用H $_2$ O还原CO $_2$，提取能量并产生O $_2$作为废物。O $_2$在这一代谢过程中的产生是如此剧烈，以至于它饱和了它的光化学汇，使它达到“失控”的条件，并迅速积累在大气中，尽管它具有反应性。在这里，我们认为O $_2$可能不是唯一的：生命产生的各种气体可能会经历类似于O $_2$的“失控”效应。这种失控的发生是因为大气光化学净化自身痕量气体的能力通常是有限的。如果以超过这一有限限制的速率产生，即使是反应性气体也可以迅速积累到高浓度，并可能被检测到。围绕较小，较冷恒星的行星，例如詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）的主要目标M矮星，由于与高质量恒星相比，它们的紫外线辐射较低，因此特别有利于逃逸。作为一个说明性的案例研究，我们表明，在一个可居住的系外行星上，H $_2$ -N $_2$大气和NH $_3$的净表面生产围绕M矮星运行（“冷哈伯世界”情景），反应性生物成因气体NH $_3$可进入失控，因此，表面生产通量增加一个数量级可使NH $_3$浓度增加三个数量级，JWST只需要两次凌日就能探测到我们对这种气体和其他气体的研究表明，在生物化学上合理的生产率下，系外行星上的各种生命迹象可能很容易被检测到。
2022-05-01 astro-ph.EP
Rotational Light Curves of Jupiter from UV to Mid-Infrared and Implications for Brown Dwarfs and Exoplanets
人们在褐矮星和直接成像的系外行星上观察到了旋转调制，但其潜在机制还没有得到很好的理解。在这里，我们分析了木星的旋转光变曲线在12个波长从紫外线（UV）到中红外线（中红外线）。在大多数波长下，木星光变曲线的峰-峰幅度从百分之几到百分之四不等，但在5 $\rm μm$处的幅度超过了百分之二十，5是一个感应木星对流层深处的波长。木星的旋转调制主要是由无云带而不是多云区的离散模式引起的。光变曲线的幅度主要受大红斑（GRS）的大小和亮度对比、北赤道带（NEB）的扩张、北温带（NTB）的片状云和NEB中的热点训练的影响。在反射中，对比度由对流层和平流层的薄雾、云和云中的发色团控制。在热辐射中，小的旋转变率是由温度和气体和气溶胶的不透明度的空间分布引起的，大的变化是由$\rm NH_{3}$云洞和薄厚云引起的。甲烷波段的光变曲线与紫外和可见光波段的光变曲线形状相反，这是由GRS的亮度随波长变化引起的。光变曲线的演变是由热带的周期性事件和GRS的纵向漂移以及NTB中的片状云引起的。这项研究提出了几个有趣的机制，与温度，气体，烟雾和云的分布有关，以了解观测到的棕矮星和系外行星的旋转调制。
2019-01-04 astro-ph.EP
The Diversity of Exoplanets: From Interior Dynamics to Surface Expressions
对类地系外行星的大气-走廊耦合系统仍然知之甚少。系外行星的大小、密度、地面温度和内部结构各不相同，这对这一耦合系统产生了重要的连锁效应。许多系外行星被预测在表面有一个“停滞的盖子”，有一个坚硬的静止地壳，缓慢的地幔对流，只有轻微的火山活动。然而，如果系外行星具有类似地球的板块构造，其中包括几个离散的，缓慢移动的板块和强烈的构造岩浆活动，那么这可能对行星的可居住性至关重要，并对银河系中生命的发展（和进化）产生影响。在这里，我们总结了我们目前的知识耦合行星动力学的背景下，系外行星的多样性。
2021-08-18 astro-ph.EP
Exoplanet Detection : A Detailed Analysis
本文围绕系外行星探测展开详细分析，梳理了凌日法等主流探测方法的内涵并做对比，探讨了相关机器学习算法，还总结了探测任务的重大发现及其科研意义。
2024-04-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
Stellar jitter from variable gravitational redshift: implications for RV confirmation of habitable exoplanets
引力红移的变化，引起恒星半径波动，将引入天体物理噪声到径向速度测量通过移动观察到的谱线的质心。移动质心不一定会引入线不对称。这是从根本上不同于其他类型的恒星抖动，迄今已确定，这是由于线的不对称性。此外，恒星半径只有非常小的变化，约0.01%，是必要的，以产生一个引力红移变化大到足以掩盖或模仿地球的孪生。我们探讨了低质量恒星半径波动的可能机制。对流抑制由于变化的磁场强度和威尔逊凹陷的星点都被发现诱导大量的引力红移的变化。最后，我们研究了一种可能的方法来监测/纠正这种新发现的潜在抖动源，并评论其对未来系外行星搜索的影响。
2011-12-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Magnetosphere-ionosphere coupling at Jupiter-like exoplanets with internal plasma sources: implications for detectability of auroral radio emissions
在本文中，我们提供了第一个考虑磁层电离层耦合在类地外行星与内部等离子体源，如火山卫星。我们估计的无线电功率的条件下，这些系统发出的近刚性共转在整个封闭的磁层，以检查的行为的最佳候选人的检测与下一代射电望远镜。因此，我们估计不同的恒星X射线紫外（XUV）光度的情况下，电离层佩德森电导将足够高，以保持近刚性共转的轨道距离，然后我们考虑的大规模磁层电离层电流的大小在系统内流动，以及由此产生的无线电功率，在这样的距离。我们还研究了两个关键系统参数的影响，即行星的角速度和等离子体质量流出率从源内部的磁层。在所有研究的XUV光度情况下，木星数值数量级内的大量参数组合能够产生超过1 pc的可观测发射，在大多数情况下，需要系外行星的轨道距离在~1和50 AU之间，对于更高的XUV光度情况，这些可观测距离可以达到超过~50 pc的大质量，快速旋转的行星。这些结果的含义是，探测这种内部产生的无线电发射的最佳候选者是快速旋转的类太阳系外行星，它们在轨道距离超过1 AU的情况下绕着具有高XUV光度的恒星旋转，寻找这种发射可能会提供一种探测更远轨道外行星的新方法。
2011-02-14 astro-ph.EP physics.space-ph
Astrology in the Era of Exoplanets
在过去的二十年里，已知系外行星的数量从少数增加到近2000颗已知系外行星，数千颗行星候选人，以及几个即将到来的任务，预计将进一步增加已知系外行星的数量。除了这导致的关于行星形成和频率的严格科学问题之外，这还导致了更广泛的问题，例如宇宙其他地方生命的哲学含义以及人类文明和太空探索的未来。然而，还有一个没有得到充分考虑的领域是，系外行星的大量增加也会影响有关占星术的说法。在本文中，我们将研究行星在天空中和沿赤道的分布，以及这种行星分布的当前和未来的影响。
2016-03-31 astro-ph.EP physics.pop-ph
Rocky core solubility in Jupiter and giant exoplanets
气体巨星被认为是由氢氦气体在岩石和冰的初始原核周围吸积而形成的。核心的岩石部分是否会在形成后溶解到液态氢氦层中，这个问题对行星的结构和演化有着重要的意义。在这里，我们使用从头计算研究岩石溶解度的流体氢，选择MgO作为行星岩石材料的代表性例子，并发现MgO是高度可溶于H的温度超过约10000 K，这意味着显着的岩石核心材料在木星和更大的系外行星的重新分配。
2011-11-27 astro-ph.EP
Assessing the Impact of Varying HSO Cross Sections on Photochemical Models: Implications for the Spectral Characterization of Terrestrial Exoplanets
Institute of Astrophysics and Space Sciences, Universidade do Porto（波尔图大学天体物理与空间科学研究所）；Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto（波尔图大学理学院物理与天文系）；Bard College（巴德学院）；Department of Earth and Planetary Sciences, University of California, Riverside（加州大学河滨分校地球与行星科学系）；Blue Marble Space Institute of Science（蓝大理石空间科学研究所）；University of Arizona, Lunar and Planetary Laboratory/Department of Planetary Sciences（亚利桑那大学月球与行星实验室/行星科学系）
研究评估光化学模型对HSO不同紫外-可见截面规定的敏感性，通过模拟HSO2数据推导更新截面规定，发现其增强了G型和K型恒星周围行星光谱中气溶胶散射和吸收特征。
2026-07-07 astro-ph.EP
Refraction in exoplanet atmospheres: Photometric signatures, implications for transmission spectroscopy, and search in Kepler data
折射会使穿过大气层的光子发生偏转，从而影响光渡曲线。因此，折射提供了一种途径来探测系外行星大气的物理特性，并限制云和雾的存在。此外，有效表面可以通过折射施加，从而限制透射光谱法探测的压力水平。本文的主要目标是模拟折射对现实行星光度光变曲线的影响，并探索对大气物理参数的依赖性。我们还探讨了在什么情况下透射光谱显着影响折射。最后，我们在开普勒数据的光度残差中搜索折射签名。我们使用Hui & Seager（2002）的模型计算偏转角和折射渡越光变曲线，使我们能够探索大气特性的参数空间。观测搜索是通过堆叠开普勒的凌日光变曲线的大样本来进行的。我们发现，过境折射肩是最容易观察到的特征，对于类太阳恒星周围的行星，其峰值振幅可以达到百万分之10（ppm）。更典型的振幅是几个ppm或更少的木星和亚ppm的水平为超级地球。有趣的是，围绕类太阳恒星的行星的任何折射残差的信噪比预计与围绕红矮星的行星相似。我们还发现，透射光谱探测的最大深度不受弱透镜行星折射的限制，但折射的发生率可以显着变化的强透镜行星。我们在叠加的开普勒光变曲线中没有发现折射特征的迹象，这与我们的模型预测一致。
2017-11-09 astro-ph.EP
Simulating the Exoplanet Yield of a Space-based MIR Interferometer Based on Kepler Statistics
目的：我们预测的系外行星产量的天基中红外调零干涉仪使用蒙特卡罗模拟。我们量化了可探测的系外行星的数量和性质，并确定了那些具有最高或最完整探测率的目标恒星。我们研究了基本技术假设的变化和基本行星人口的不确定性如何影响科学回报。研究方法：我们模拟$2'000$系外行星系统，根据开普勒的行星发生统计数据，随机定向的轨道和均匀分布的轨道周围的每个$326$附近（$d < 20~\text{pc}$）的恒星。假设热平衡和黑体发射，以及我们的模拟仪器在三个特定波段$5.6$，$10.0$和$15.0~μ\text{m}$中的有限空间分辨率和灵敏度，我们量化了可探测的系外行星的数量作为其半径和平衡温度的函数。结果如下：大约$\sim315_{-77}^{+113}$系外行星，半径为$0.5~R_\text{Earth} \leq R_\text{p} \leq 6~R_\text{Earth}$，至少在一个波段被探测到，在$\sim0.52$ $\sim0.52$年的任务时间内，在所有三个波段都探测到了一半，假设$3.5$的吞吐量比詹姆斯·韦伯太空望远镜和$\sim40\%$的吞吐量差一倍。考虑到恒星泄漏和（未知的）外黄道光，任务的发现阶段很可能需要$2$ - $3$年。大致来说，$85$行星可能是适合居住的（$0.5~R_\text{Earth} \leq R_\text{p} \leq 1.…
2017-10-17 astro-ph.EP
Speckle Observations of TESS Exoplanet Host Stars. II. Stellar Companions at 1-1000 AU and Implications for Small Planet Detection
我们提出了高角分辨率成像观测517主恒星的TESS系外行星候选人使用'Alopeke和佐罗斑点相机在双子座北和南。该样本主要由距离小于500 pc的明亮的F、G、K星组成。我们的散斑观测跨度角分辨率为~20 mas到1.2 arcsec，对大多数恒星产生<10到500 AU的空间分辨率，我们的对比度极限可以检测到在光学波长下比主星暗5-9个星等的伴星。我们发现102个密切的恒星同伴，并确定每个系统的分离，星等差，质量比，估计轨道周期。我们对系外行星主星双星的观测表明，它们的平均轨道半长轴接近100天文单位，比场双星有更宽的间距。其他成像研究表明，在拥有系外行星的系统中缺乏非常紧密分离的双星，但小分离的不完整性使得难以将未观察到的同伴与真正缺乏同伴区分开来。随着我们改进的角分辨率和灵敏度，我们确认，这种缺乏密切的系外行星宿主双星确实是真实的。我们还寻找行星轨道半径与双星间隔之间的相关性，但考虑到TESS行星的轨道周期非常短，我们没有发现任何明显的趋势。我们注意到，在包含双星的系外行星系统中，由于伴星引起的过境深度稀释，对探测地球大小的行星过境存在观测偏差。
2021-06-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Unraveling the origin of giant exoplanets: Observational implications of convective mixing
本文通过模拟0.3至3倍木星质量气态巨行星的长期演化，揭示对流混合使大气金属丰度随时间增加并影响行星半径，证明结合半径与大气成分可约束行星形成历史，为探测巨行星原始状态提供新途径。
2025-08-28 astro-ph.EP
Planetary albedo is limited by the above-cloud atmosphere: Implications for sub-Neptune climate
本研究提出行星反照率受云层上方大气限制的解析模型，结合辐射传输模型分析亚海王星K2-18b的观测数据，发现其反照率低于宜居阈值，该方法可普遍用于约束系外行星反照率、评估宜居性。
2025-09-04 astro-ph.EP
A Statistical Comparative Planetology Approach to the Hunt for Habitable Exoplanets and Life Beyond the Solar System
寻找太阳系以外的宜居系外行星和生命是我们这个时代最引人注目的科学机会之一。然而，建设能够解决这一问题的设施的高昂成本以及公众对这类研究结果的浓厚兴趣，要求我们严格开发实验，以便在我们的理解方面取得决定性的进展。到目前为止，这一领域的大多数工作都集中在"系统科学"的方法上，即获取和解释单个行星的综合数据，以说明它们的可居住性和存在生命的可能性。这一战略具有挑战性，因为观测到的和预期的系外行星多种多样，而且天文仪器所能获得的信息有限。在这里，我们提出了一个补充的方法，是基于执行调查的关键行星的特征，并使用统计边缘化来回答更广泛的问题，可以解决一个小样本的对象。这种比较行星学方法的基本原则是通过广泛应用每种测量方法来最大限度地提高可以从每种测量方法中学到的东西，而不是要求对单个物体进行多种观测。作为一个概念的证明，我们概述了地球系外行星大气水和二氧化碳丰度的调查，将测试宜居带假设，并导致更深入的了解宜居行星的频率。我们还讨论了额外的调查，可以开发测试其他基本假设是这一领域的想法。
2017-05-17 astro-ph.EP
On the alignment of debris disks and their host stars' rotation axis -implications for spin-orbit misalignment in exoplanetary systems
人们普遍认为，测量凌日系外行星的轨道平面与其宿主恒星的自旋之间的失准角，是热彗星不同迁移过程之间的一个很好的对比。具体来说，排列良好的热木星系统（通过罗西特-麦克劳克林效应测量）被认为是通过与粘性盘相互作用的迁移形成的，而错位的系统被认为经历了更剧烈的动力学历史。这些结论是基于行星形成盘与主星对齐的假设。一些作者最近的工作挑战了这一假设，提出了在主序前阶段驱动星盘相互作用的机制。我们估计了恒星旋转轴的一个样本的恒星主机空间分辨碎片盘。我们推导的恒星自转轴倾角与几何测量的碎片盘倾角的比较表明，没有证据表明两者之间的错位。
2011-02-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Carbon cycle instability for high-$\mathrm{CO_2}$ exoplanets: Implications for habitability
本研究利用GCM模拟发现，高CO₂、低辐照系外行星上的水文循环和硅酸盐风化随升温而减弱，可造成碳循环失稳，从而削弱经典宜居带外缘的宜居性。
2024-05-08 astro-ph.EP
Outgassing Composition of the Murchison Meteorite: Implications for Volatile Depletion of Planetesimals and Interior-atmosphere Connections for Terrestrial Exoplanets
本研究通过对默奇森陨石开展不同压力下的加热实验与元素分析，探明其主要元素释气趋势，为未分异星子挥发性耗竭及类地系外行星早期释气成分提供了新见解。
2023-10-03 astro-ph.EP
The centre-to-limb variations of solar Fraunhofer lines imprinted upon lunar eclipse spectra - Implications for exoplanet transit observations
系外行星的大气层通常通过观察行星在其母星前面经过的凌日来研究。凌日期间恒星盘部分的遮蔽将揭示其表面结构的各个方面，这些结构是由一般的中心到边缘变化（CLV）造成的。当形成进入和离开凌日的恒星光之间的比率时，这些就变得明显了。这些现象在半影月食的过程中可以特别清楚地看到，在月食过程中，地球穿过太阳盘并掩盖了太阳盘的不同区域。在推断行星大气的性质时，必须适当地考虑这种源自恒星的效应。利用安装在加拿大-法国-夏威夷望远镜（CFHT）上的ESPaDOnS光谱仪从2014年4月15日月食观测到的数据，我们首次获得了半影光谱的时间序列。这些半影光谱使我们能够研究太阳夫琅和费线的中心到边缘的变化时，地球过境太阳。在以往月食观测中发现的Na i和Ca ii吸收特征是CLV特征，它们支配着相应的谱线轮廓，掩盖了可能的行星信号。通过凌日光谱检测系外行星的大气物种必须考虑CLV效应。
2015-01-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detection of transiting Jovian exoplanets by Gaia photometry - expected yield
过去曾多次尝试评估盖亚空间任务将探测到的系外行星凌日的预期数量。在这封信中，我们使用盖亚的更新设计及其预期性能，并应用最新的经验统计程序来提供新的评估。根据后续工作的程度，我们预计盖亚将探测到几百到几千颗过境系外行星。
2012-05-21 astro-ph.EP
Hidden water in magma ocean exoplanets
我们证明，岩浆海洋的深层挥发性存储能力有显着的影响，从系外行星质量和半径数据推断的体积组成，内部和气候状态。实验岩石学提供了水和熔体混合能力的基本性质。到目前为止，这些数据在很大程度上被忽略了系外行星质量半径建模。在这里，我们提出了一个先进的内部模型，为富含水的岩石系外行星。新的模型使我们能够测试岩石融化和岩浆海洋和大气之间的水的重新分配对计算出的行星半径的影响。有和没有岩石融化和水分割模型导致偏差的行星半径高达16%的固定散装成分和行星质量。这在单个系统的当前精度范围内，并且在总体水平上可以进行统计测试。因此，在反演中未被认识到的地幔熔融和挥发性物质的重新分布可能会低估推断的行星体含水量高达一个数量级。
2021-10-28 astro-ph.EP
New prospects for observing and cataloguing exoplanets in well detached binaries
本文研究了在分离良好的双星系统中利用食时变化探测星周行星和环双星行星的有利条件。我们研究了分离良好的双星系统的动力学，恒星间距从0.5到3~AU，以确定地面望远镜和空间望远镜（如以前的任务CoRoT和开普勒和未来的空间任务柏拉图，苔丝和基奥普斯）检测到这种变化的概率。对于选定的恒星分离的动力学配置（拱星和拱双星）可能是可观察的。我们使用完整的三体问题作为动力学模型进行了数值模拟。通过计算不同质量的次级恒星和系外行星（地球、海王星和木星大小）的ETV图，研究了系统的动力学稳定性和ETV。此外，我们还改变了行星和双星的偏心率。我们的结论是，许多ETV的振幅大到足以检测双星系统中的系外行星。作为一个应用程序，我们准备了我们在这篇文章中介绍的双星系统中的系外行星目录的统计数据，并将统计数据与我们用于计算的参数空间进行了比较。除了这些星表的统计数据外，我们还通过调查几个星表中分离良好的双星系统来扩大它们，并讨论了进一步候选者的可能性。
2016-08-02 astro-ph.EP
Redox evolution via gravitational differentiation on low mass planets: implications for abiotic oxygen, water loss and habitability
岩石行星表面和大气层的氧化是由恒星核合成和引力分异的双重力量引起的，是一个对可居住性和系外行星生物特征检测至关重要的普遍过程。在这里，我们对这种现象采取一种普遍的方法。用一个参数描述氧化还原状态，我们模拟了类地行星围绕M星和太阳的演化。我们的模型包括大气光化学，扩散和逃逸，逐行气候计算和内部热力学和化学。在大多数情况下，我们发现在前主序星阶段，M星周围的非生物大气O2积累比以前计算的要少得多，因为行星的岩浆海洋吸收了大部分从H2O光解中释放的氧气。然而，地幔凝固后的非冷凝大气气体的损失仍然是一个重要的潜在途径，以非生物的大气O2随后。在所有情况下，我们预测接收较低恒星通量的系外行星，如LHS 1140 b和TRAPPIST-1f和g，非生物O2积累的概率最低，因此可能是未来寻找生物O2的最有趣的目标。通过将我们对GJ 1132 b和TRAPPIST-1b和-c等热的、无菌的系外行星大气的预测与观测结果进行比较，可以在未来将关键的剩余不确定性降到最低。
2018-05-02 astro-ph.EP
Observing Isotopologue Bands in Terrestrial Exoplanet Atmospheres with the James Webb Space Telescope---Implications for Identifying Past Atmospheric and Ocean Loss
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）可能很快就会观测到围绕M矮星运行的类地行星，以描述其大气成分并寻找可居住或生命的迹象。这些行星可能会经历显著的大气和海洋损失，因为它们的宿主恒星的超亮前主序星阶段，这可能会留下非生物产生的氧气，这对生命的探测是一个假阳性。确定是否发生了海洋损失将有助于评估潜在的可居住性，以及检测到的任何O2是否是生物源的。在太阳系中，同位素丰度的差异被用来推断海洋损失和大气逃逸的历史（例如金星，火星）。我们发现，使用交通传输光谱的类地行星周围的晚型M矮星，如TRAPPIST-1的同位素测量可能与JWST，如果逃逸机制和由此产生的同位素分馏是类似的金星。我们目前的分析后海洋损失O2和CO2占主导地位的大气，包含一系列的微量气体丰度。同位素谱带可能在整个近红外（1-8 μ m），特别是3-4 μ m的范围内都可以检测到，尽管在CO2占主导地位的大气中无法检测到。对于类金星的D/H比为地球的100倍，通过观测HDO，高达79 ppm的TRAPPIST-1 b过境信号是可能的。同样，18 O/16 O比地球高100倍，产生的信号高达94 ppm。最佳使用JWST NIRSpec Prism，可以在这些波段上以少至4至11次的跃迁实现S/N=5的检测。因此，H2O和CO2同位素可以被认为是过去海洋损失和大气逃逸的JWST观测M矮星周围的类地行星的指标。
2019-05-30 astro-ph.EP
Increased Tidal Dissipation Using Advanced Rheological Models: Implications for Io and Tidally Active Exoplanets
Andrade（1910）和Sundberg & Cooper（2010）的先进流变模型与传统的Maxwell模型进行了比较，以了解各自如何影响岩石体内热量的潮汐耗散。我们发现，安德拉德和Sundberg-Cooper流变学可以产生至少10个$\times$的潮汐加热相比，传统的麦克斯韦模型的温暖（1400-1600 K）木卫一样卫星。在临界温度和频率附近，Sundberg-Cooper可以引起甚至更大的耗散。这些模型允许温度较低的行星在轨道摄动的情况下保持潮汐活动，我们称之为“潮汐恢复力”。“这对潮汐活跃世界的时间演化以及它们陷入的长期平衡有影响。例如，如果木卫一的内部更好地用安德拉德或桑德伯格-库珀流变学来模拟，那么仍然产生热的现代木卫一的可能共振形成场景的数量就会扩大，而这些场景不需要拉普拉斯共振的早期形成。定义Andrade滞弹性的两个主要经验参数在几个相空间中进行检查，以指导其不确定性如何影响潮汐结果，因为实验室研究继续限制其真实值。我们提供了详细的参考表上的完全通用的方程需要别人插入安德拉德和Sundberg-Cooper模型到标准的潮汐公式。最后，我们表明，先进的流变学极大地影响加热的短周期系外行星和系外卫星，而潮汐弹性的属性可能意味着更多的潮汐活跃的世界之间的所有太阳系外系统。
2018-04-24 astro-ph.EP physics.geo-ph
Characterization of exoplanets from their formation III: The statistics of planetary luminosities
本文继续一系列，我们预测的主要可观察到的特征的系外行星的基础上，他们的形成。在论文I中，我们描述了我们的全球行星形成和演化模型。在第二篇论文中，我们研究了行星的质量-半径关系。在这里，我们提出了一个广泛的研究在形成和演化的行星光度的统计。我们的结果可以与单个直接成像（原）行星以及调查的统计结果进行比较。我们计算了三个合成行星的人口假设不同的效率的气体和星子的吸积加热。我们描述了行星质光关系的时间演化。我们研究了形成过程中的激波和内部光度。我们预测的统计版本的后形成质量与熵的“音叉”图。我们发现高的名义形成后的光度为热和冷的气体吸积。个别形成的历史仍然可以导致在一定质量的形成后光度的几个传播的因素。然而，如果气体和小行星的吸积加热是未知的，形成后的光度可能会表现出2-3个数量级的扩展，在一个固定的质量覆盖冷，温暖，和热的状态。作为一个关键的结果，我们预测一个平坦的对数光度分布的巨行星，和一个陡峭的增加，由于低质量行星的出现率较高的低光度。未来的调查可能会发现这种好转。在形成过程中，如果可以估计气体吸积率，那么就有可能估计出行星质量。由于“核心质量效应”，经过冷气体吸积的行星仍然可以有很高的形成后熵。一旦直接成像的已知年龄和光度的系外行星数量增加，观测到的分布可能会与我们的预测进行比较。
2017-09-15 astro-ph.EP
A Statistical Comparative Planetology Approach to Maximize the Scientific Return of Future Exoplanet Characterization Efforts
只要部署了足够的资源，我们可以期待一个非凡的未来，我们将描述潜在的宜居行星。到目前为止，我们不得不将观测结果的解释建立在尚未得到验证的可居住性假设的基础上。为了检验这些理论的观测，我们提出了一个统计比较行星学方法的行星可居住性的问题。这一方法的主要目标是对大量系外行星样本的关键行星特征进行快速和廉价的测量，利用统计边缘化来回答广泛的可居住性问题。这放松了对给定行星获得多种类型数据的要求，因为它允许我们使用集合的力量仅从一种类型的测量中测试给定的假设。这种方法与“系统科学”方法形成对比，在“系统科学”方法中，少数行星将被广泛研究，并进行多种测量。系统科学方法与一些可能限制整体科学回报的困难有关，包括：仪器的光谱覆盖范围和噪音有限，系外行星的多样性，以及潜在的假阴性和假阳性的广泛列表。统计方法也可以补充系统科学框架，为解释对特别感兴趣的行星的广泛测量提供背景。我们强烈建议未来的任务重点关注系外行星的特征，并有能力以均匀的方式研究大量行星，而不是专门针对小样本行星的小规模密集研究。
2019-03-12 astro-ph.EP
Simulations of the Evolving Ozone Layer: Implications for the Early Earth, Exoplanets, and the Search For Life
University of Cambridge（剑桥大学）；Harvard University（哈佛大学）
本文通过4个开源1D光化学模型和1个3D化学-气候模型模拟臭氧层演化，发现两类模型的O₃层厚度存在偏差，该偏差会影响生物UV损伤计算及系外行星观测预测，对早期地球、系外行星研究及生命搜寻有重要意义。
2026-10-14 astro-ph.EP physics.ao-ph
Dynamical Measurements of the Interior Structure of Exoplanets
巨大的气态行星通常居住在足够接近其宿主恒星的轨道上，以便行星四极引力场变得不可忽略。在存在额外的行星伴星的情况下，系统轨道状态的精确表征可以对过境行星的内部结构产生有意义的约束。然而，这种方法可能需要非常特定类型的系统。本文探讨了这些方法的适用性的动态范围，并表明，内部结构计算是可能的广泛的轨道架构。HAT-P-13系统被用作一个案例研究，并从第三个遥远的同伴的内部计算的可行性所产生的扰动的影响进行了讨论。我们发现，这里讨论的方法很可能是有用的，在研究其他行星系，允许扩大调查的内部系外行星的可能性。
2013-09-20 astro-ph.EP
Rapid expansion of red giant stars during core helium flash by waves propagation to the envelope and implications to exoplanets
我们假设低质量红巨星支（RBG）星核心氦闪期间的强对流激发了传播到包层的波，发现这些波在包层中沉积的能量导致了包层膨胀和增亮。我们的假设和波能量的估计是基于探索这样一个过程的研究，由于大质量恒星在经历核心坍缩超新星爆炸之前的剧烈核心对流。使用恒星演化代码MESA，我们发现，波能量导致膨胀在几年内数十至数百太阳半径。尽管有很大的增亮，我们预计半径和光度的增加将大大增加质量损失率和尘埃形成。尘埃使恒星变得更红（对红外线），在可见光下恒星可能变得更暗。总体外观是一个持续数月至数年的微弱红色瞬态事件。我们认为，在某些情况下，包层膨胀可能会导致即将离开RGB的恒星吞噬系外行星。扩展的包层具有较小的结合能，在一定程度上允许几个木星质量或更多的行星和棕矮星在共同的包层演化中幸存下来。我们提出这个方案来解释行星绕白矮星WD 1856 +534（TIC 267574918）和WD -棕矮星双星系统ZTFJ 003855.0 +203025.5。
2021-06-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Stellar Activity and its Implications for Exoplanet Detection on GJ 176
我们提出了一个深入的分析恒星活动及其对径向速度（RV）的M2矮星GJ 176的基础上采取的光谱超过10年的高分辨率光谱仪上的Hobby-Eberly望远镜。这些数据补充了HIRES和HARPS摄谱仪以前观测的光谱，以及戴尔和费尔伯恩天文台6年多来拍摄的V和R波段测光。先前对GJ 176的研究揭示了一颗超级地球系外行星，其轨道为8.8天。然而，这颗恒星的速度也被认为受到活动的污染，特别是在39天的恒星自转周期。我们用钠I D线研究了GJ 176的磁活动，钠I D线已被证明是冷星中灵敏的活动示踪剂。除了旋转调制，我们还看到了Na I D指数长期趋势的证据，这可能是长期活动周期的一部分。钠指数与我们的RV有很好的相关性，我们表明这种活动趋势会导致RV出现相应的斜率。有趣的是，旋转信号在光度测量中保持同相，但在光谱活动指示器中则不然。我们解释这种现象的结果，一个或多个大的斑点复合物或活动区域，占主导地位的光度变化，而光谱指数是由整个恒星表面的整体磁活动。根据这些结果，我们讨论了纠正活动信号的RV的M矮星的潜力。
2015-01-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Oxygenic photosynthetic responses of cyanobacteria exposed under an M-dwarf starlight simulator: Implications for exoplanet's habitability
简介：在遥远的系外行星上寻找生命预计将依赖于大气生物特征检测，例如生物来源的氧气。然而，没有证明在地球上依赖于可见光的光合作用在模拟围绕M-矮星的宜居带运行的系外行星的光谱条件下可以发挥多大的作用，这些恒星在可见光中具有低的光发射，在远红/近红外线中具有高的光发射。通过利用蓝细菌，第一个生物进化出我们星球上的光合作用，和一个星光模拟器能够准确地复制的发射光谱的M-矮星在350-900 nm范围内，我们可以回答这个问题。研究方法：我们进行了实验，蓝细菌Chlorogloeopsis fritschii PCC 6912，能够远红光光适应（FaRLiP），这使得该菌株收获远红光，除了可见光进行光合作用，和集胞藻属物种。PCC 6803，一个物种不能进行这种光适应，比较他们的反应时，暴露于三个模拟光谱：M-矮，太阳和远红光。我们分析了生长和光合适应功能的色素组成和光系统的组织。最后，我们确定了直接暴露于不同光谱的菌株的产氧量。结果如下：这两种蓝细菌在M矮和太阳光条件下的生长和光合作用相似：集胞藻通过利用可见光中的少量光子，C。fritschii通过收集可见光和远红光，激活FaRLiP反应。
2023-02-18 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.bio-ph
Cleaning our Hazy Lens: Exploring Trends in Transmission Spectra of Warm Exoplanets
相对而言，人们对温带至温暖系外行星（平衡温度$T_{\rm eq}<$ 1000 K）的大气成分了解甚少，因为发现其中许多行星具有非典型的平坦透射光谱。它们平坦的光谱可能是由于大气不透明度的来源，如全球范围的光化学烟雾和凝结云。我们编译了哈勃太空望远镜先前观测到的25颗温暖系外行星的透射光谱，并使用水吸收特征（$A_{\rm H}$）的归一化幅度来量化每个系外行星的模糊度。通过研究$A_{\rm H}$与各种行星和恒星强迫参数之间的关系，我们试图找到与行星性质相关的模糊度的相关性。我们采用了新的统计相关性检验，更适合于小的，非正态分布的温暖的系外行星样本。我们的分析表明，没有一个参数与$A_{\rm H}$（$p \le 0.01$）具有统计学上的显著相关性，增加了新的系外行星数据，包括先前确定的$A_{\rm H}$和$T_{\rm{eq}}$或氢氦包层质量分数（f $_{\rm{HHe}}$）之间的线性趋势。这表明，温暖系外行星的模糊性不仅仅是由任何单一的行星/恒星参数控制的。在我们研究的所有参数中，行星重力（$g_{\rm p}$）、大气高度（$H$）、行星密度（$ρ_{\rm p}$）、轨道偏心率（$e$）和恒星年龄（$t_{\rm age}$）与$A_{\rm H}$有初步的相关性。具体而言，较低的$H$、较高的$g_{\rm p}$、$ρ_{\rm p}$、$e$或$t…
2022-06-25 astro-ph.EP
Observing M Dwarfs UV and optical flares from a CubeSat and their implications for exoplanets habitability
M矮星是所有光谱类型中出现率最高的岩石行星，在某些情况下位于宜居带。由于其中一些是非常活跃的恒星，它们经常受到频繁和强大的耀斑的影响，这对于系外行星的可居住性来说可能是一把双刃剑。一方面，耀斑事件期间增加的通量可以触发化学反应，这是建立生命前化学基础所必需的。另一方面，足够强烈的耀斑可能会侵蚀系外行星的大气层，降低其紫外线保护。最近对耀斑的观测表明，在紫外光下，耀斑的通量比在可见光下强100倍。紫外线也是优选的，以更准确地限制两个益生的非生物发生和大气侵蚀。由于这些原因，我们正在开发一个立方体卫星有效载荷的概念，以补充目前的耀斑调查在光学操作。这个立方体卫星将观察大量的耀斑M矮星，遵循全天扫描法覆盖，在紫外线和光学两个方面，以更好地了解波长和耀斑状态的不同有效温度。这将补充从目前地面、高节奏、宽视场调查中获得的明亮光学耀斑数据。另一个科学计划目标是在耀斑发生后几分钟内进行地面光学时间分辨光谱学跟踪，这将由拟议的CubeSat卫星上探测到空间紫外线耀斑而触发。最后，对紫外波段M矮星恒星活动的研究将为即将进行的大型外行星探测任务提供有用的数据，这些外行星包括PLATO、ARIEL、HabEx和LUVOIR。
2023-02-24 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
A statistical model for the relation between exoplanets and their host stars
通过统计技术，提出了一个通用模型来解释2008年6月之前发现的太阳系外行星（或系外行星）与其宿主恒星主要特征之间的关系。主要目标是在一组变量之间建立数学关系，以更好地描述主恒星和行星本身的物理特征。主星的特征是它的距离、年龄、有效温度、质量、金属丰度、半径和星等。系外行星通过其物理参数（半径和质量）和轨道参数（距离、周期、偏心率、倾角和长半轴）来描述。作为第一种方法，我们认为只有系外行星的质量是由其宿主恒星的物理性质决定的。然后通过统计分析验证了所提出的模型。最后，我们讨论了二元模型中因变量的分类行为。
2009-08-27 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.data-an
The coronal X-ray - age relation and its implications for the evaporation of exoplanets
研究了晚型恒星的日冕X射线发射与恒星年龄的关系，以及这种关系随光谱型的变化。我们从13个疏散星团中选取了717颗恒星，发现在日冕辐射的饱和阶段，X射线与辐射热光度的比值从晚期K型矮星的10^-3.1降低到早期F型恒星的10^-4.3（在0.29<（B-V）_0<1.41的范围内）。我们确定的饱和时间尺度在10^7.6和10^8.3年之间变化，尽管在整个FGK范围内没有明确的趋势。我们使用简单的能量限制蒸发模型并考虑罗氏瓣效应和不同的加热/蒸发效率，将我们的X射线发射-年龄关系应用于121颗已知凌日系外行星的蒸发历史的研究。我们确认，行星在M^2/R^3平面和^-2平面上的线性截止分布是蒸发导致的种群变化的预期结果，已知的凌日系外行星也显示出这样的截止分布。我们发现，对于25%的蒸发效率，我们预计大约十分之一的已知凌日系外行星自形成以来已经失去了超过5%的质量。此外，我们提供的最低形成质量的估计，一个行星可以预期生存4个陀螺的恒星和行星参数的范围。我们强调的重要性，一个行星的生命的最早期，其蒸发的历史与75%预计将发生在第一个Gyr。这就提出了利用蒸发历史来区分不同迁移情景的可能性。对于有自旋轨道角的行星，没有发现轨道偏离的行星和轨道对准的行星的分布有什么区别。这表明在行星系的生命早期就发生了错位，尽管还需要更多的数据。
2012-04-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Estimating Stellar Radial Velocity Variability from Kepler and GALEX: Implications for the Radial Velocity Confirmation of Exoplanets
我们交叉匹配GALEX和开普勒调查，以创建一个独特的数据集，同时具有紫外线（UV）测量和可见光光谱中的高精度光度变化测量。由于恒星活动是由磁场调制驱动的，因此我们使用恒星大气中磁加热气体的紫外辐射作为我们更知名的恒星活动指标R 'HK的代理。R 'HK近似反过来被用来估计径向速度（RV）测量中预期的天体物理噪声水平，然后搜索这些噪声与光度变化的相关性。我们发现显着的分散在我们试图估计RV噪声的磁活性恒星，我们归因于恒星磁周期的相位和强度的变化，驱动这些目标的活动。然而，对于我们认为是磁安静的恒星，我们确实发现光度变化和RV噪声估计水平之间存在明显的相关性（变化高达~ 10 m/s）。我们的结论是，对于这些安静的恒星，我们可以使用光度测量作为代理来估计RV噪声预期。因此，本文概述的程序可能有助于选择最适合RV后续行星确认所需的目标。
2013-11-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the importance of geometry in exoplanet irradiation : Implications for the day-night contrast
School of Mathematical and Physical Sciences and Astrophysics and Space Technologies Research Centre, Macquarie University（麦考瑞大学数学与物理科学学院及天体物理学与太空技术研究）；Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, University of Cambridge（剑桥大学应用数学与理论物理系）
研究指出行星几何对辐射影响的重要性，提出基于能量守恒的模型，修正了之前违反能量守恒的结论，并改进了昼夜对比温度的预测。
2026-01-19 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
The effect of a biosphere on the habitable timespan of stagnant-lid planets and implications for the atmospheric spectrum
本研究通过模型探讨生物圈对类地停滞盖行星宜居时间跨度的影响，发现生物风化可延长宜居期约10亿年，并在大气光谱中留下可观测的CO₂和CH₄特征，为识别宜居系外行星提供新途径。
2024-12-16 astro-ph.EP
Water on Hot Rocky Exoplanets
数据显示，大多数轨道周期为$p$ $<$ 100 d的岩石系外行星（“热”岩石系外行星）形成于富含气体的次海王星，随后失去了大部分的外壳，但这些岩石系外行星是否仍然有大气层是未知的。我们确定了一条路径，通过该路径，轨道周期为10-100天的1-1.7 $R_{Earth}$（1-10 $M_{Earth}$）岩石系外行星可以获得长寿命的10-2000巴的大气，这些大气是H $_2$ O主导的，平均分子量为$>$ 10。这些大气层是在行星从亚海王星演变成岩石系外行星的过程中形成的。由硅酸盐岩浆中的铁氧化物还原而成的H $_2$ O在岩浆中高度可溶，形成溶解的储层，只要H $_2$占主导地位的大气持续存在，就不会损失。大尺寸的溶解储库缓冲H $_2$ O气氛，防止H $_2$分散后的损失。在我们的模型中，一个长寿的，以水为主的大气是一个共同的结果，有效的相互作用之间的星云衍生的大气（峰值大气质量分数0.1-0.6重量%）和氧化岩浆（$>$ 5重量% FeO），其次是大气损失。这一观点预测，大多数轨道周期为10-100天，半径在半径谷下边缘0.1-0.2 $R_{Earth}$范围内的岩石行星仍然保留着H $_2$ O大气层。这一预测即将通过JWST进行测试，并对凌日超级地球的数据解释产生影响。
2021-03-13 astro-ph.EP
Methane in Analogs of Young Directly Imaged Exoplanets
我们目前在$\sim$ 1300的R中检测到甲烷，VHS 1256 b和PSO 318.5的L波段光谱，这两个低重力，红色，晚L矮星与HR 8799行星具有相同的颜色。这些光谱揭示了浅层甲烷的特征，这表明VHS 1256 b和PSO 318.5具有脱离化学平衡的光球。直接成像的系外行星通常在颜色星等图上有比实际年龄的棕矮星更红的近红外颜色。这些物体沿着L到T过渡显示甲烷吸收减少和光球云的证据。与H和K波段相比，L波段（3微米至4微米）光谱对棕矮星和直接成像的系外行星的甲烷丰度提供了更强的限制，这些系外行星具有与L到T过渡物体相似的有效温度。当与近红外光谱相结合时，L波段扩展了我们传统的波长覆盖范围，增加了我们对大气云结构的理解。我们的模式比较表明，相对较强的垂直混合和光球云可以解释分子吸收功能和连续的VHS 1256 b和PSO 318.5。我们还讨论了这项工作的影响，未来系外行星的重点仪器和观测与詹姆斯韦伯太空望远镜。
2018-11-22 astro-ph.EP
Planet Size Distribution from the Kepler Mission and its Implications for Planet Formation
系外行星的大小分布是双峰式的，分为两类：岩石行星（<2个地球半径）和富含水的行星（>2个地球半径），有或没有气体包层。
2018-06-15 astro-ph.EP
Atmospheric Circulation of Exoplanets
我们调查大气动力学的基本原则，解释现有的和未来的观测系外行星，包括气体巨星和陆地。由于缺乏关于系外行星大气的数据，我们的方法是强调从太阳系研究中获得的基本原则和见解，这些原则和见解可能适用于系外行星。我们首先介绍大气动力学中使用的基本方程的层次结构，包括纳维尔-斯托克斯，原始，浅水和二维无辐散模式。然后，我们调查大气动力学中的关键概念，包括行星旋转的重要性，平衡的概念，和缩放参数，以显示湍流相互作用通常如何产生大规模的东西带状旋转行星。接下来，我们将讨论巨行星特有的问题，包括它们预期的内部和大气热结构，对它们的风模式的影响，以及推动它们东西向喷流的机制。热木星大气动力学受到特别关注，因为这些近距离行星一直是系外行星大气研究中大多数具体发展的主题。然后，我们转向类地行星上的环流的基本要素，从太阳系的研究，包括哈德利细胞，喷流，管理大规模的水平温度对比的过程，和气候，我们讨论这些见解可能适用于类地系外行星。虽然系外行星肯定拥有比我们太阳系的行星上看到的更大的多样性的循环制度，我们的指导思想是，几十年的研究太阳系行星在这里审查提供了一个基础上，我们的理解更多的异国情调的系外行星气象学必须建立。
2009-11-16 astro-ph.EP
