Confirmation of Water Absorption in the Thermal Emission Spectrum of the Hot Jupiter WASP-77Ab with HST/WFC3
热彗星的二次日食观测可以揭示它们的成分和热结构。先前的观测已经显示了热木星日食光谱的多样性，包括吸收特征，发射特征和无特征的黑体光谱。本文给出了用哈勃太空望远镜（HST）和斯皮策太空望远镜在$1-5$ $μ$ m之间观测到的热木星WASP-77 Ab的二次食谱。HST观测显示出吸水迹象，表明非倒置热结构。我们适合的数据与一维自由检索和网格的一维自洽的前向模型，以确认这种非倒置的结构。自由反演对$\log(n_\mathrm{H_2O})>-4.78$的大气水丰度设置了$3σ$下限，不能约束CO丰度。网格拟合产生了轻微的超恒星金属丰度，并将碳氧比限制在小于或等于太阳值。我们还将我们的数据与Gemini-South/IGRINS光谱仪最近对WASP-77 Ab的高分辨率观测进行了比较，发现我们的观测结果与高分辨率数据的最佳拟合模型一致。然而，来自IGRINS数据的金属丰度显着低于来自我们的自洽模型拟合。我们发现，这种差异可能是由于不平衡的化学，和不同的结果之间的模型在这里应用表明，仅用低分辨率，低波长覆盖数据约束不平衡化学的困难。未来结合IGRINS，HST和JWST的观测工作将改善我们对WASP-77 Ab大气成分的估计。
2022-03-03 astro-ph.EP
Spectroscopic Mapping of Callisto with HST/STIS and Implications for its Surface Composition
本文利用HST/STIS光谱测绘木卫四表面，揭示近紫外吸收与近红外斜率的空间分布及其与撞击盆地、有机物和受辐照氯化钠等成分的关联，并重新解释了280纳米谱带的成因。
2025-05-30 astro-ph.EP
Temperature-Pressure Profile of the hot Jupiter HD 189733b from HST Sodium Observations: Detection of Upper Atmospheric Heating
我们目前的热木星HD 189733 b的透射光谱所采取的空间望远镜成像光谱仪搭载HST。光谱覆盖波长范围5808-6380 nm，分辨率R=5000。我们在5 Ang波段（吸收深度0.09 +/- 0.01%）内以9 sigma置信水平检测系外行星大气中NaI双峰的吸收，并使用这些数据测量双峰的光谱吸收曲线。我们只能探测到双峰的窄核。这一特征的狭窄可能是由于不明成分的高海拔薄雾或明显的太阳下NaI丰度将线翼隐藏在H2瑞利特征之下。我们比较了5.5标度高度的光谱吸收剖面与模型光谱吸收剖面，并限制了不同大气区域的温度，使我们能够构建垂直温度剖面。我们确定了两个温度制度，一个1280 +/- 240 K的区域来自NaI双线翼对应的高度低于~ 500公里，和一个2800 +/- 400 K的区域来自NaI双线核心对应的高度从~ 500-4000公里。零高度由白光半径Rp/Rstar=0.15628 +/- 0.00009定义。温度随海拔升高而升高，这可能是热层存在的证据。绝对压强尺度取决于产生瑞利特征的物质及其丰度。我们讨论了一个合理的情况下，这种物种，高海拔硅酸盐烟雾，以及大气的温度-压力曲线的结果。在这种情况下，HD 189733 b的高海拔温度升高发生在10^-5至10^-8 bar的压力下。
2012-02-21 astro-ph.EP
Probing for Evidence of Plumes on Europa with HST/STIS
Roth等人（2014年a）报告了木卫二南部高纬度地区水羽流喷发的证据-光谱检测到水分解产物的离临线发射。在这里，我们呈现了哈勃太空望远镜（HST）在远紫外线（FUV）中的木卫二直接图像，因为它经过木星的光滑表面，以测量木卫二边缘以外的气体或气溶胶的吸收。在10次观测中，我们发现了3次与羽流活动有关。两个显示统计上显着的功能，在纬度类似罗斯等人，第三，在一个更赤道的位置。我们考虑了可能影响统计分析并产生伪影的潜在系统性影响，但无法找到任何可以明确解释这些特征的因素，尽管有理由保持谨慎。如果表观吸收特征是真实的，则隐含的释气量与Roth等人的特征相似，但是表观活性在我们的数据中出现得更频繁。
2016-09-26 astro-ph.EP
Re-visit of HST FUV observations of hot-Jupiter system HD 209458: No Si III detection and the need for COS transit observations
在HD 209458 b的高层大气中发现OI原子和CII离子，这是由哈勃太空望远镜成像光谱仪（STIS）使用G140 L光栅制成的，表明这些重物质填充了与行星的洛希瓣相当的区域。导出的~10%的过境吸收深度需要超热过程和/或超太阳丰度。从随后的宇宙起源摄谱仪（COS）的观测，CII的吸收报告与暂定的速度签名，和吸收的SiIII离子也声称不同意负STIS G140 L检测。在这里，我们重新审视COS数据集，显示出严重的局限性，在已公布的结果，在过境光谱与恒星光谱平均从单独的观察，在行星相位0.27，0.72，和0.49的对比。我们发现变量恒星的硅III和CII排放量显着降低，不仅在运输过程中，而且在0.27相相比，相位0.72和0.49。它们各自的非过境7.5%和3.1%通量变化与报告的8.2+/-1.4%和7.8+/-1.3%过境通量变化相比较大。在恒星的线条形状上也出现了显著的变化，这对报道的速度特征提出了质疑。此外，我们还提供了与无SiIII吸收一致的存档STIS G140 M过境数据，阴性结果为1.7+/-18.7，包括约15%的变异性。硅可能仍然存在于较低的电离状态，与最近检测到的扩展镁平行，作为MgI原子。在这个框架中，OI和CII的坚定检测意味着太阳或超太阳丰度与最近对HD 209458 b潜在x20-125太阳下金属丰度的推断相矛盾。
2015-03-05 astro-ph.EP
HST-COS Transit Spectroscopy of KELT-20b: First Detection of Excess Far-ultraviolet Absorption From an Ultra-hot Jupiter
利用HST-COS首次对超热木星KELT-20b进行远紫外透射光谱观测，发现随波长减小的过量吸收，并初步探测到Fe II和N I，未发现分子吸收或流体逃逸。
2025-10-27 astro-ph.EP
L 98-59: a Benchmark System of Small Planets for Future Atmospheric Characterization
L 98-59是一颗M3 V矮星，拥有三颗小行星（R < 1.6地球半径）。主恒星很明亮（K = 7.1），并且在附近（10.6 pc），这使得该系统成为哈勃太空望远镜（HST）和即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）后续表征的主要目标。在这里，我们使用模拟透射光谱来评估HST和JWST假设不同大气场景（例如，以H2、H2O、CO2或O2为主的气氛）。我们发现，H2O和CH 4存在于一个低平均分子量的大气中，可以检测到与HST在1个过境的两个最外层的行星，而H2O在一个明确的蒸汽大气中可以检测到在6个过境或更少的与HST的所有三个行星。我们预测，使用JWST/NIRISS的观测将能够检测到一个明确的蒸汽大气中的每个行星1凌日，和H2O吸收在一个朦胧的蒸汽大气中的2凌日或更少。在一个明确的，干燥的大气中，O2吸收可能是检测到的所有三个行星的NIRISS。如果L98 -59行星拥有清晰的金星般的大气层，NIRSpec可以在每个行星26次凌日内检测到CO2，但H2SO 4云的存在会显著抑制CO2的吸收。L 98-59系统是一个很好的实验室，用于凌日多行星系统的比较行星研究，通过HST和JWST对该系统的观测将提供一个独特的机会来测试本研究中提出的模型的准确性。
2021-06-01 astro-ph.EP
HST hot Jupiter Transmission Spectral Survey: A detection of Na and strong optical absorption in HAT-P-1b
我们提出了一个热木星HAT-P-1b的光学近红外透射光谱，基于HST的观测，覆盖光谱区从0.29到1.027μm的STIS，这是最近的WFC 3凌日（1.087至1.687μm）。我们推导出精确的物理参数的HAT-P-1系统，包括改进的轨道星历。透射光谱在0.55μm处有很强的吸收，在近紫外区有很强的蓝向吸收。我们在3.3σ显著性水平上检测到大气钠吸收，但没有发现钾特征的证据。红色数据意味着在波长大于~0.85μm时，光谱略微平坦，并具有试探性吸收增强。STIS和WFC 3光谱在绝对半径水平（4.3 +/- 1.6压力标度高度）上有显著差异，这意味着HAT-P-1b大气中有很强的光学吸收。光学到近红外的差异不能用恒星活动来解释，因为对G 0 V HAT-P-1b主星及其相同伴星的同步恒星活动监测显示，没有可以解释这一结果的显著活动。我们将完整的STIS和WFC 3透射光谱与理论大气模型（包括霾、钠和额外的光学吸收体）进行了比较。我们发现，光学吸收体和超太阳钠水丰度比可能是解释HAT-P-1b观测的一个因素。我们的研究结果表明，强光学吸收可能是一些热木星系外行星的主要大气特征。
2013-09-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Measuring the Local ISM along the Sight Lines of the Two Voyager Spacecraft with HST/STIS
2012年，旅行者1号穿越太阳风层顶，成为第一个离开太阳系的人造物体。这一里程碑标志着本地星际介质（LISM）探索的重要新时代的开始。我们目前的测量的结构和组成的LISM在旅行者号航天器的直接路径，通过使用高分辨率的哈勃太空望远镜（HST）光谱附近的恒星，位于沿同一视线。我们提供了近紫外（2600-2800埃）和远紫外（1200-1500埃）LISM吸收的全面清单。LISM吸收曲线用于在每对紧密间隔（<15度）的视线之间进行比较。通过对几条吸收线的拟合，我们对LISM的物理性质进行了测量。我们估计沿着旅行者2视线的电子密度，我们的值与旅行者1号最近的测量结果一致。HI Ly-alpha线的过量吸收显示出GJ 780周围存在日光层和天体层。这只是第14次探测到天体层，大质量损失率（$\dot{M} = 10\dot{M}_\odot$）与其他亚巨星一致。日光层吸收与预测的逆风方向58度视线强度相匹配。随着HST和旅行者号的寿命结束，我们有机会综合它们各自的观测结果，将现场测量与最短的视线测量相结合，以研究围绕太阳的银河ISM。
2018-06-20 astro-ph.EP astro-ph.GA
Atmospheric escape from HD 189733b observed in HI Lyman-alpha: detailed analysis of HST/STIS September 2011 observations
对热巨星系外行星HD 189733 b在未解决的HI莱曼α线上的凌日观测显示，有迹象表明氢从行星的高层大气中逃逸。2010年4月和2011年9月，哈勃太空望远镜上的STIS摄谱仪获得了新的解析莱曼α观测结果，证实了这颗行星正在蒸发，并进一步发现其蒸发大气层的物理条件存在重大的时间变化。在这里，我们对2011年9月HD 189733 b的观测进行了详细的分析，当时检测到了大气特征。我们提出了具体的方法来寻找和表征这种吸收签名逃逸氢在莱曼α线，并计算其假阳性概率，发现为3.6%。利用STIS光谱仪的光谱分辨率和高灵敏度，我们还提出了新的结果，时间和光谱时间的变化，这种吸收功能。我们还报道了HD 189733 b在其它谱线上的观测结果（Si Ⅲ在1206.5A，NV在1240 A）。这些谱线的变化可以用富含高度电离物质的弓形激波引起的早期掩星来解释，也可以用恒星的变化来解释。
2013-01-25 astro-ph.EP
The HST PanCET Program: Exospheric Mg II and Fe II in the Near-UV transmission spectrum of WASP-121b using Jitter Decorrelation
我们提出了热木星WASP-121 b的HST近紫外线（NUV）过境，作为PanCET计划的一部分。在两个凌日事件期间的时间序列光谱被用来测量在2280和3070埃之间的透射光谱，分辨率为30，000。使用来自61个STIS访问的HST数据，我们表明，来自HST的指向控制系统的数据可以用于去相关仪器系统误差（抖动去相关），我们使用该仪器来拟合WASP-121 b光变曲线。在6- $σ$置信度下，NUV光谱显示出非常强的吸收特征，NUV白光曲线大于平均光学和近红外值。我们确定和光谱解析吸收从镁二双峰在行星外逸层在5.9- $σ$的置信水平。观察到Mg ii双峰在2796埃谱线处达到$R_{pl}/R_{star}=0.284\pm0.037$高度，在2804埃谱线处达到$0.242\pm0.0431$高度，这超过了在凌日几何中观察到的罗氏瓣尺寸（$R_{\rm eqRL}/R_{star}$ = 0.158）。我们还检测和解决强功能的Fe二UV 1和UV 2多重峰，并观察线达到高度的$R_{pl}/R_{star}\approx0.3$。在这些高海拔地区，大气中的Mg ii和Fe ii气体不受地球引力的约束，这些电离的物质可能是流体动力学的逃逸，也可能是磁限制的。高海拔的难熔镁和铁原子也表明，这些物种不会被困在深处的凝结云中，这对深层内部温度产生了限制。
2019-08-01 astro-ph.EP
A Hubble PanCET Study of HAT-P-11b: A Cloudy Neptune with a Low Atmospheric Metallicity
我们提出了第一个全面的看看$0.35-5$ $μ$米的温暖（$\sim 800$ K）海王星HAT-P-11 b的透射光谱来自13个单独的过境观察使用哈勃和斯皮策太空望远镜。随着先前公布的分子吸收功能的$1.1-1.7$ $μ$ m带通，我们检测到一个独特的吸收功能在1.15 $μ$ m和一个弱功能在0.95 $μ$ m，表明水和/或甲烷的存在下，与4.4 $σ$的组合意义。我们发现，这颗行星的近平坦的光学透射光谱和衰减的近红外分子吸收功能是最好的匹配模型纳入高海拔云层。大气反演使用组合的$0.35-1.7$ $μ$ m HST透射光谱产生强烈的约束大气云顶压力和金属丰度，但我们无法匹配的相对较浅的斯皮策过境深度，而不低估的近红外分子吸收带的强度。HAT-P-11b的HST透射光谱与我们的微物理云模型的预测相匹配。正演模型和反演结果都表明，HAT-P-11 b很可能具有相对较低的大气金属丰度（分别为$2 σ$和$3 σ$水平的$<4.6 \; Z_{\odot}$和$<86 \; Z_{\odot}$），这与基于太阳系行星的预期趋势形成对比。我们的工作还表明，通过增加HST STIS数据提供的宽波长覆盖对于做出这些推断至关重要。
2019-10-16 astro-ph.EP
No Thermal Inversion and a Solar Water Abundance for the Hot Jupiter HD209458b from HST WFC3 Emission Spectroscopy
热木星大气层的垂直热结构的性质是过去十年来过境系外行星的特征所提出的关键问题之一。有人声称，许多热木星在红外光球层中表现出温度升高、压力降低的垂直分布，导致分子吸收带反转为发射特征（反转）。然而，这些说法都是基于宽带测光，而不是明确的识别发射功能与光谱，和化学物种，可能会导致热反转吸收恒星辐射在高海拔地区尚未确定，尽管广泛的理论和观测的努力。在这里，我们提出了高精度的HST WFC 3观测的热木星HD 209458 b的昼侧发射光谱;第一个系外行星建议有一个热逆。我们的观察解决了6.2西格玛置信度的吸收水带。当与Spitzer光度法结合时，数据表明在7.7 sigma置信度下，温度随压力在1-0.001 bar范围内单调下降。我们通过探索各种模型假设，包括温度分布参数化，云的存在，和斯皮策数据减少的选择来测试我们的结果的鲁棒性。我们还介绍了一种新的分析方法，“化学检索检索”，以确定元素丰度从光谱检索的混合比与热化学自洽性，并找到合理的丰度与太阳金属丰度（0.06 - 10 x太阳）和碳氧比小于1。这项工作表明，需要高精度的分光光度结果来有力地推断太阳系外行星大气的热结构和成分。
2016-05-27 astro-ph.EP
Characterizing the Atmospheres of the HR8799 Planets with HST/WFC3
我们目前的结果，从哈勃太空望远镜（HST）的程序表征的大气外两颗行星，在HR 8799系统。这些图像是使用宽视场相机3在三个近红外中波段滤波器-F098 M，F127 M和F139 M中拍摄的。三个过滤器之一对地面观测无法到达的水吸收带敏感，为这些年轻巨行星大气层的热发射提供了独特的探测。观测是在30个不同的航天器滚动，使角差分成像，并与Karhunen-Loeve图像投影（KLIP）例程，一个先进的图像处理算法适用于HST数据的完整数据集进行了分析。为了实现所需的高对比度在亚弧秒分辨率，我们利用HST的指向精度与改进的流水线相结合，该流水线设计用于将抖动的角度差分成像数据与设计用于提高图像分辨率和准确测量光度的算法相结合。结果包括F127 M（$J$）探测到的外行星，HR 8799 b和c，以及在水波段（F139 M）过滤器中首次探测到的HR 8799 b。HR 8799 c的F127 M测光与拟合的大气模型吻合良好，解决了长期以来难以一致地模拟该行星的近红外通量的问题
2015-08-10 astro-ph.EP
HST PanCET program: A Cloudy Atmosphere for the promising JWST target WASP-101b
我们目前的结果，从哈勃太空望远镜（HST）全色比较系外行星宝库（PanCET）计划的WASP-101 b，一个高度膨胀的热木星和詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）早期发布科学（ERS）计划提出的社区目标之一的第一次观测。通过对WASP-101 b的单次观测，发现WASP-101 b的近红外透射光谱中没有明显的H $_2$ O吸收特征，因此排除了13σ处的清晰大气的可能性。因此，WASP-101 b不是JWST ERS计划的最佳目标，该计划旨在观察强分子传输特征。我们将WASP-101 b与经过充分研究且几乎相同的热木星WASP-31 b进行了比较。这两颗双行星在近红外波段显示出相似的温度-压力分布和大气特征。我们认为与WASP-101 b和WASP-31 b处于相同参数空间的系外行星也将表现出多云的透射光谱特征。对于未来的HST系外行星研究，我们的分析还表明，为了避免不必要的仪器系统学，探测器上的每个像素需要超过一个较低的计数限制。
2017-01-03 astro-ph.EP
The Near-Infrared Transmission Spectra of TRAPPIST-1 Planets b, c, d, e, f, and g and Stellar Contamination in Multi-Epoch Transit Spectra
\object{TRAPPIST-1}系统中的七颗大约地球大小的凌日行星为探索同一系统中的宜居带和非宜居带小行星提供了独特的机会。它的可居住区系外行星-由于其有利的过境深度-也是哈勃太空望远镜（HST）和詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）可以达到的大气透射光谱的世界。我们在这里提出了一个独立的减少和分析的两个\textit{HST}宽视场相机3（WFC 3）近红外凌日光谱数据集的六个行星（b到g）。利用我们的物理动机的探测器电荷陷阱校正和自定义宇宙射线校正例程，我们确认的一般形状的透射光谱所提出的\textbf{\citet{deWit2016, deWit2018}}。我们的数据减少方法导致可用数据增加25%，并降低了混淆天体物理亮度变化的风险（例如，耀斑）与仪器系统学。在任何一颗行星的透射光谱中都没有发现明显的吸收特征;相反，行星的组合光谱显示出大约1.4\，$\micron$类似于倒置的水吸收特征。包括过境深度\textit{K2}，SPECULOOS-South天文台，和\textit{Spitzer}，我们发现，完整的透射光谱是完全一致的恒星污染，由于过境光源效应。这些光谱演示了恒星污染如何压倒行星吸收功能，在低分辨率的系外行星过境光谱获得的\textit{HST}和\textit{JWST}，也突出了挑战，结合多时代的观测行星周围快速旋转的斑点恒星。
2018-08-31 astro-ph.EP
Near-UV Absorption, Chromospheric Activity, and Star-Planet Interactions in the WASP-12 system
我们用HST观测了极近热木星系统WASP-12。WASP-12 b的近紫外线传输比光学传输深三倍，显示出广泛的扩散气体，远远超出了罗氏瓣。吸收气体的分布在不同的访问之间变化。最深的NUV凌日是在具有强烈光球吸收的波长范围内，这意味着吸收气体可能具有与恒星光球相似的温度和成分。我们的光谱显示，在两次HST访问中的每一次访问中，在约200个波长处的吸收显著增强（比中值低3 σ以上）;其中65个波长在两次访问之间是一致的，使用严格的速度匹配标准，排除速度变化超过约20 km/s的匹配。多余的过境深度稳健检测整个内翼的MgII共振线独立的两个HST访问。我们在FeII 2586 A中检测到吸收，这是在系外行星过境中检测到的最重的物种。Mg II线核的通量为零，其他观测到的年龄和光谱型相似的恒星所具有的发射核明显不存在。WASP-12可能产生正常的MgII配置文件，但这些强共振线的内部部分可能受到外来吸收的影响。所需的Mg+柱比ISM预期的大一个数量级，尽管我们不能完全排除这种可能性。一个更合理的吸收来源是WASP-12 b损失的气体。我们表明，行星质量损失可以产生所需的列。我们的第二次访问NUV光变曲线显示了恒星耀斑的证据。我们表明，一些可能的过境检测稀有元素的共振线可能是由于在共同的物种，而不是非共振跃迁。我们提出了光学观测和更新的过境星历。
2013-01-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detection of Ongoing Mass Loss from HD 63433c, a Young Mini Neptune
我们探测到HD 63433 c逃逸大气层中的莱曼$α$吸收，HD 63433 c是一个$R=2.67 R_\oplus$，$P=20.5$ d迷你海王星，围绕着大熊座移动群中一个年轻的（4.4亿年）太阳类似物运行。使用HST/STIS，我们测量到蓝翼的渡越深度为$11.1 \pm 1.5$ %，红翼的渡越深度为$8 \pm 3$ %。这个信号不太可能是由于恒星的变化，但应该由即将到来的第二次访问HST来证实。我们没有检测到莱曼$α$吸收从内行星，一个较小的$R=2.15 R_\oplus$迷你海王星的7.1 d轨道。我们使用Keck/NIRSPEC将两颗行星的氦吸收上限定为0.5%。我们用XMM-牛顿测量了宿主恒星的X射线光谱和FUV通量，并使用3D流体动力学代码模拟了两颗行星的外流。这个模型提供了一个合理的匹配，在莱曼$α$线的蓝翼的光变曲线和氦未检测到行星c，虽然它没有解释试探性的红翼吸收或重现详细的过量吸收光谱。观测结果排除了强莱曼$α$和氦从b吸收的预测。这个模型预测行星b的质量损失时间尺度要短得多，这表明b和c是根本不同的：虽然后者仍然保留着氢/氦的外壳，但前者可能已经失去了原始的大气。
2021-12-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
HST/STIS Lyman-alpha observations of the quiet M dwarf GJ436: Predictions for the exospheric transit signature of the hot neptune GJ436b
中性氢（1215.67埃）的莱曼α（Lya）辐射是低质量恒星（如M矮星）紫外线通量的主要贡献者。它也是用紫外透射光谱学研究凌日系外行星蒸发的上层大气的主要光源。然而，对安静M矮星的Lya发射的观测很少，对于那些拥有系外行星的矮星也不存在。在这里，我们提出了热海王星的宿主星GJ 436与哈勃太空望远镜成像光谱仪（HST/STIS）的Lya观测。我们在Lya的一颗安静的M矮星的第一个分辨的高质量光谱中检测到明亮的发射。使用系外行星的能量图和N体粒子模拟，这种探测使得热海王星的可能的外逸层特征能够被估计为Lya恒星发射中约11%的吸收，典型的质量损失率为10^10 g/s。行星GJ 436 b的大气层被发现是稳定的蒸发，应该很容易用HST观测到。我们还推导出了M矮星X射线和Lya发射之间的相关性。这种相关性将有助于预测行星经过其他安静的M矮星时的蒸发特征。
2011-02-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
