Formation of Multiple-Satellite Systems From Low-Mass Circumplanetary Particle Disks
环行行星的粒子盘可能是在行星形成的后期由行星体的撞击或卫星或经过的天体的破坏而产生的，而卫星可以由盘粒子在洛希极限上的吸积而形成。以前的月球吸积N体模拟主要集中在从具有大的盘-行星质量比的盘形成单卫星系统，而最近的从具有较小质量比的盘形成多卫星系统的模型没有考虑形成的卫星之间的引力相互作用。在本工作中，我们研究卫星吸积从粒子盘具有不同的质量，使用N体模拟。在吸积盘的质量比月球吸积盘小的情况下，形成的卫星质量不足以清除盘，但可以变得足够大，以引力引导盘外缘，并由于与盘的引力相互作用而开始向外迁移。当卫星的2：1平均运动共振的径向位置到达罗氏极限之外时，第二颗卫星可以在盘外缘附近形成，然后两颗卫星继续向外迁移，同时被锁定在共振中。在第一颗卫星的轨道上偶尔会形成共轨卫星。我们的模拟还表明，在潮汐环境中，引力相互作用和聚集体之间的碰撞所涉及的随机性可能导致最终质量和轨道结构的多样性，这在系外行星的卫星系统中是可以预期的。
2014-11-17 astro-ph.EP
Characterizing Exoplanetary Atmospheres: New Views on Exoplanet Composition and Chemistry
本文综述系外行星大气研究的核心开放问题，并总结JWST与地面观测在气态巨行星、亚海王星及M型恒星周围类地行星大气表征方面的进展与目标。
2024-05-07 astro-ph.EP
Characterizing Transiting Exoplanets with JWST Guaranteed Time and ERS Observations
我们强调了保证时间观测（GTO）和早期释放科学（ERS）将如何促进对系外行星大气层的理解，并提供了一个一瞥，看看在JWST运行的第一年中，系外行星科学将做些什么。这些对27颗凌日行星的观测将为我们提供重要的洞察力，了解以温暖到炎热的气体为主的行星的成分，化学，云和热分布，远远超出我们迄今为止从HST，Spitzer和其他天文台学到的知识。这些数据和见解将反过来为我们理解行星形成、大气传输和气候以及各种属性之间的关系提供信息。对岩石行星的大气层也可能有一些了解。JWST将是本世纪20年代表征系外行星大气的最重要任务，在评估本世纪20年代和30年代的系外行星科学以及未来的设施时应该考虑这一点。
2019-03-17 astro-ph.EP
Characterizing Exoplanet Habitability
本研究综述如何利用高对比度成像、凌星光谱、偏振、海洋镜面反射、温压约束、天气变化与水汽云廓线等多类观测来表征系外行星的液态水及宜居性。
2024-01-19 astro-ph.EP
Characterizing Exoplanet Habitability
可居住性是衡量一个环境支持生命的潜力的一个指标，一个可居住的系外行星在其表面支持液态水。然而，一颗行星成功地在其表面保持液态水，是行星、恒星、行星系甚至银河系特征和过程之间复杂相互作用的最终结果，在行星的一生中发挥作用。在本章中，我们将描述我们现在如何确定哪些系外行星最有可能是类地行星，以及在不同假设和行星条件下帮助定义宜居带所需的研究。然后，我们超越了宜居带的概念，探索一个新的框架，着眼于更多的特征和过程，并提供一个全面的调查，他们对一个星球的能力，获得和保持随着时间的推移宜居。我们现在正在进入一个令人兴奋的地球系外行星大气特征的时代，描述行星组成和约束大气的初步观测已经在进行中，计划在不久的将来和遥远的将来提供更强大的观测能力。了解影响行星可居住性的过程将指导我们发现可居住的和可能有人居住的行星。
2019-11-11 astro-ph.EP
Three Years of High-Contrast Imaging of the PDS 70 b and c Exoplanets at Hα with MagAO-X: Evidence of Strong Protoplanet Hα Variability and Circumplanetary Dust
该研究利用MagAO-X对PDS 70 b和c进行三年Hα成像，发现两颗原行星存在显著Hα年际变异性（b变暗、c变亮）及环行星盘，还初步探测到一个新的内盘点源CC3。
2025-02-19 astro-ph.EP astro-ph.IM
Characterizing Exoplanets for Assessing Their Potential Habitability
本文提出SEPHI 2.0，通过更新内部结构与磁场估算、引入轨道偏心率和新质量-半径关系改进宜居性评估，并整合至SADE代码中，发现少数系外行星具备较高宜居潜力。
2025-06-26 astro-ph.EP
Characterizing Exoplanet Atmospheres: From Light-curve Observations to Radiative-transfer Modeling
多波长凌日和二次日食光变曲线观测是探测系外行星热化学性质的一些最有力的技术。虽然行星与恒星的亮度对比度很大，可用的光谱带很少，产生的数据信噪比很低，但贝叶斯方法可以鲁棒地揭示我们可以设置哪些约束，而不会过度解释数据。在这里，我对过境系外行星数据进行了端到端的分析。我分析了三颗行星的太空望远镜数据，以描述它们的大气层并改进它们的轨道，研究了相关的噪声估计器，并为各自的数据分析管道的开发做出了贡献。第2章和第3章描述了用于轨道、轨道和凌日的测光（POET）管道，以模拟斯皮策太空望远镜的光变曲线，应用于天文学家大小的行星WASP-8b和TrES-1的二次日食观测。第4章研究了常用的相关噪声估计的系外行星光变曲线建模，时间平均，残差排列，小波似然，并评估其适用性和局限性估计参数的不确定性。第5章介绍了用于描述系外行星大气特征的开源贝叶斯大气辐射转移（BART）代码。BART结合了热化学平衡代码、一维逐行辐射转移代码和多核马尔可夫链蒙特卡罗统计模块，以约束系外行星的大气温度和化学丰度分布。我将BART代码应用于哈勃和斯皮策太空望远镜对海王星大小的行星HAT-P-11b的过境观测。BART发现大气中的重元素含量增加，将水的丰度限制在太阳丰度的100倍左右。
2016-04-05 astro-ph.EP
Characterizing the oxidation state of rocky exoplanets with the Large Interferometer for Exoplanets (LIFE)
Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen（格罗宁根大学卡普坦天文研究所）；SRON Netherlands Institute for Space Research（荷兰空间研究研究所）；Freie Universität Berlin, Institute of Geological Sciences（柏林自由大学地质科学研究所）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；ETH Zurich, Institute for Particle Physics & Astrophysics（苏黎世联邦理工学院粒子物理与天体物理研究所）；ETH Zurich, Department of Earth and Planetary Sciences（苏黎世联邦理工学院地球与行星科学系）
本研究评估系外行星大型干涉仪（LIFE）的性能，利用基于ARCiS和LIFEsim的反演框架，通过光谱测量区分类地大小岩质系外行星的氧化态，明确了不同氧化态下的特征示踪分子。
2026-07-31 astro-ph.EP
Characterizing the Atmospheres of Irradiated Exoplanets at High Spectral Resolution
迄今为止，最具特征的系外行星是围绕其宿主恒星运行的近距离凌日轨道上的行星。这些物体的高辐射水平和过境几何形状使它们成为大气调查的理想目标。然而，目前许多望远镜的孔径都很小，只能观测到凌日行星的低分辨率光谱，无法提取其大气层的关键物理和化学性质。地面30米级望远镜将为我们对系外行星大气层的理解带来实质性飞跃。我们概述了一个双管齐下的调查，最近提交了美国ELT的一个关键科学项目（KSP），这将通过与GMT和TMT的联合观测，对近距离系外行星的大气层产生前所未有的洞察力。(1)第一个机会涉及测量全球尺度的大气环流和行星旋转的40个热彗星的样本，以收集洞察独特的辐射强迫制度管理高度辐射，潮汐锁定的巨行星。(2)第二个机会涉及测量大气质量损失和提取大气成分和丰度比信息的$\sim60$亚海王星和超级地球（包括候选解体行星），以约束其形成和演化历史。高光谱分辨率仪器和ELT大孔径尺寸的无与伦比的组合将使这些努力成为可能。这一调查将有助于对太阳系外巨行星的大气环流进行第一次统计研究，并将提供对小行星大气中痕量气体的探测和对大气逃逸的测量，这远远超出了\textit{JWST}的范围。
2019-03-21 astro-ph.EP
Piercing through the Haze: Characterizing Titan-like terrestrial exoplanets with JWST
Johns Hopkins Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；University of Wyoming, School of Computing（怀俄明大学计算机学院）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；NASA Ames Research Center（美国宇航局艾姆斯研究中心）；Bay Area Environmental Research Institute（湾区环境研究所）
研究利用JWST表征类土卫六系外行星，通过探索系外行星大气反演方法在土卫六光谱上的有效性，将结果推广到TRAPPIST-1系统中的类土卫六系外行星，发现JWST识别甲烷外特征潜力有限，但能识别几百公里高度的霾，近紫外-光学观测台作用重要，还指出大气先验存在的问题。
2026-07-16 astro-ph.EP
On the Detection of Exorings in Reflected Light with JWST NIRCam
本研究通过NIRCam日冕仪模拟，评估JWST在近红外反射光中探测系外环的能力，发现F200W可探测大型环系统，并可为系外环发生率提供经验约束。
2025-09-08 astro-ph.EP astro-ph.IM
Characterizing the Parents: Exoplanets Around Cool Stars
银河系中的绝大多数恒星都是晚型矮星，而围绕这些晚型矮星运行的低质量系外行星的频率似乎很高。为了描述冷系外行星宿主恒星的辐射环境和宜居带，需要恒星半径和有效温度，从而需要光度。然而，在恒星低质量状态下，恒星模型的预测能力往往受到稀疏数据量的限制，从而无法校准方法。我们展示了CHARA调查的结果，该调查提供了基于干涉直径测量、三角视差和光谱能量分布拟合的直接确定的恒星参数。
2014-08-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Characterizing exoplanetary atmospheres through infrared polarimetry
行星可以发出偏振的热辐射，就像棕矮星一样。我们提出了计算热的系外行星的热极化信号，使用先进的辐射转移代码，完全包括所有订单的气体分子和云粒子的散射。该代码在空间上解决了行星盘，允许模拟水平非均匀行星。我们的研究结果表明，线偏振度，P，系外行星的热辐射预计是最高的行星的边缘附近，这P取决于温度及其梯度，散射特性和云粒子的分布。在球对称行星的盘面上积分，热辐射的P等于零。然而，对于那些看起来不对称的行星，例如由于平坦，大气层中的云带或斑点，白天和黑夜的差异，和/或模糊的环，P通常大于0.1%，在有利的情况下，甚至在近红外波长处达到百分之几。探测热极化信号可以获得行星的参数，否则很难获得：它立即确认云的存在，然后P可以限制大气的不均匀性和由于行星的旋转速率而导致的平坦化。对于纬向对称的行星，偏振角将产生行星自转轴垂直于视线的分量。最后，我们的模拟表明，P通常比热通量对多云行星大气层的变化更敏感，因此可以更好地揭示某些动力学过程。
2011-08-05 astro-ph.EP
C/O ratio as a Dimension for Characterizing Exoplanetary Atmospheres
直到最近，对系外行星大气的红外观测通常都是使用假设太阳元素丰度的模型来解释的。在化学成分固定的情况下，人们试图根据恒星辐射对热木星大气进行分类。然而，最近的观测显示，与基于这种分类方案的预测有偏差，从一些数据集检索到的化学成分也表明了非太阳丰度。在热氢为主的大气中，C/O比严重影响几种光谱主导分子的相对浓度。在C/O为0.5（太阳值）和2之间，H2O和CH4的丰度在可观测的大气中可以变化几个数量级，当C/O>= 1时，HCN和C2H2等新的碳氢化合物物种变得突出，而CO的丰度几乎保持不变。此外，当C/O>= 1时，由于TiO和VO在热木星大气中的天然丰度不足，因此C/O>= 1可以排除TiO和VO在热木星大气中的强烈逆温。因此，我们提出了一个新的二维分类方案，以氢为主的太阳系外行星大气的辐射（或温度）和C/O比的两个维度。我们在这个2-D空间（O1，O2，C1和C2）中定义了四个类别，具有不同的化学，热和光谱特性。在我们提出的二维分类方案的框架下，我们表征了六种热膨胀剂（XO-1b，CoRoT-2b，WASP-14 b，WASP-19 b，WASP-33 b和WASP-12 b）的热结构和C/O比。虽然我们样本中的几个系统的数据与富碳大气（即C/O>= 1）一致，但需要新的观测来最终限制其大气中的C/O比。我们讨论了使用现有和即将推出的设施进行的观测如何限制系外行星大气中的C/O比…
2012-09-11 astro-ph.EP
The remote detectability of Earth's biosphere through time and the importance of UV capability for characterizing habitable exoplanets
迄今为止，在我们的太阳系之外已经发现了数千颗行星，其中数十颗是岩石组成的，并在其宿主恒星的星周宜居带内运行。太阳系以外生命探测的下一个前沿将是详细描述潜在可居住世界的大气特征，从而迫切需要全面了解控制大气生物特征出现和维持的因素。理解地球系统演化是这一追求的核心，对地球演化的精确理解可以为系外行星科学的观测和解释框架提供实质性的见解。使用这个框架，我们认为，在这里，紫外线观测可以帮助有效地减轻“假阳性”的情况下，基于氧的生物特征，而“假阴性”的情况下，可能是一个重要的问题，缺乏紫外线能力的生物特征调查。展望未来，我们认为，良好的解决紫外线观测将是至关重要的近期体积有限的调查，可居住的行星轨道附近的类太阳恒星，并将提供潜在的生物特征检测在最多样化的光谱还原，弱含氧，和氧可居住的类地行星。
2019-03-13 astro-ph.EP
Variability in the super-Earth 55 Cnc e
近年来，在观测巨型系外行星的大气特征方面取得了相当大的进展，但由于观测小型行星的重大挑战，岩石系外行星的过程在很大程度上仍然未知。许多观测超级地球（质量为1-10个地球质量的系外行星）光谱的努力迄今为止只揭示了无特征的光谱。在本文中，我们报告了一个4- $σ$检测的变化，在白昼侧的热辐射从过境的超级地球55巨蟹座e。在八次日食期间，对这颗行星进行的中红外线专门天基监测显示，2012年至2013年期间，其白昼大气层的热辐射变化了3.7倍。变化的幅度和趋势不能用星点的潜在影响或在观测的短时间内大气中的局部热或成分变化来解释。大规模的表面活动的可能性，由于强烈的潮汐相互作用可能类似于木卫一，或存在的拱星/环行星际物质似乎是合理的，并激励未来的长期监测的行星。
2015-11-20 astro-ph.EP
Characterizing Rocky and Gaseous Exoplanets with 2-meter Class Space-based Coronagraphs
现在存在几个概念，用于小型天基任务，以直接在反射光中表征系外行星。在这里，我们开发了一个仪器噪声模型，适合研究光谱表征的潜力，配备日冕仪，天基望远镜。我们采用了一套适合于近期计划的任务（如WFIRST AFTA）的望远镜和仪器参数基线，包括直径2 m的主孔径，操作波长范围为0.4-1.0 um，仪器光谱分辨率为70，并将我们的基线模型应用于不同行星类型的各种光谱模型，包括地球双胞胎，木星双胞胎，温暖和凉爽的海王星和海王星。与我们的系外行星光谱模型，我们探索波长依赖的行星-恒星的流量比的各种有效温度的主序星，并讨论如何日冕内部和外部工作角的限制将影响研究不同类型的行星的潜力。对于行星最有利的光谱表征，我们研究所需的积分时间，以实现中等的信噪比光谱。我们还探讨了所需的集成时间的灵敏度要么检测底部或存在的关键吸收带日冕原始对比度的性能，exozodiacal光水平，和距离的行星系。在较长的可见光波长下降低的探测器量子效率使得类地行星大气中的水蒸气的探测极具挑战性，并且还阻碍了0.89 μ m甲烷带的探测。此外，大多数建模观测的噪声占主导地位的暗电流，这表明提高CCD性能可以大大降低所需的积分时间。最后，我们简要地讨论了我们的模型扩展到更遥远的未来大型紫外光探测器（LUVOIR）的使命。
2015-11-12 astro-ph.EP
GPI 2.0: Characterizing Self-Luminous Exoplanets Through Low-Resolution Infrared Spectroscopy
太阳系外行星的直接成像特征通常是在低光谱分辨率下完成的。我们为双子座行星成像仪升级（GPI 2.0）的摄谱仪建模，并评估该仪器允许观察者通过分析近红外光谱来约束系外行星属性的潜力。我们模拟了噪声观测，然后通过与Sonora 2018模型网格的极大似然比较计算后验分布。初步结果表明，GPI 2.0应该允许观测者以足够的精度限制温度，但重力仍然很大程度上不确定。我们还探讨了将卷积与仪器线扩展函数到我们的模拟的影响，并与我们的初步研究结果进行比较。
2022-08-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
Detecting and Characterizing Exomoons and Exorings (Handbook of Exoplanets, 2nd Edition)
本文综述系外卫星与系外行星环的形成、稳定性、组成、可观测性及探测表征进展，梳理预期特征、现有工作和未来挑战。
2024-01-24 astro-ph.EP
Exogeoscience and Its Role in Characterizing Exoplanet Habitability and the Detectability of Life
寻找系外行星生命必须包括反映在系外行星大气层中的复杂地质过程，否则我们就有可能报告误报和漏报。要做到这一点，我们必须培育“外地球科学”这一新生学科，使天文学家、天体物理学家、地球科学家、海洋学家、大气化学家和生物学家充分融合。增加对跨学科研究项目的资助，支持现有和未来的多学科研究节点，以及开发研究孵化器，是将真正的外地球科学从愿望转变为现实的关键。
2020-07-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
Characterizing transiting exoplanet atmospheres with JWST
我们探讨如何以及詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）的光谱可能会限制过境系外行星的大体积大气特性。我们首先对典型的热木星、温暖的海王星、温暖的亚海王星和凉爽的超级地球行星的大气层进行建模，这些行星具有清晰、多云或高平均分子量的大气层。接下来，我们模拟的$λ= 1 - 11$ $μ$ m传输和发射光谱的这些系统的几个JWST仪器模式为单一的过境和日食事件。然后，我们进行检索，以确定如何以及温度和分子混合比（CH $_4$，CO，CO $_2$，H $_2$ O，NH $_3$）可以约束。我们发现，$λ= 1 - 2.5$ $μ$ m透射光谱往往会约束的主要分子组成的明确的太阳组成的大气。多云或高平均分子量的大气通常需要完整的$1 - 11$ $μ$ m光谱以获得良好的约束，在足够高的$F_p$和高$F_p/F_*$的情况下，排放数据可能更有用。在太阳组成的热木星大气中，强烈的温度反转应该可以用$1 - 2.5+$ $μ$ m发射光谱检测到，而$1 - 5+$ $μ$ m发射光谱将限制温暖行星的温度-压力分布。对于所研究的炎热和温暖的行星的清晰大气，在$1 - 5+$ $μ$ m上的透射光谱将限制[Fe/H]值优于0.5 dex。在某些系统中，碳氧比可以被限制为优于2倍。我们期望这些结果将提供有用的预测的科学价值的单事件JWST光谱，直到其在轨性能是已知的。
2015-11-17 astro-ph.EP
Thermal phase curves of non-transiting terrestrial exoplanets 2. Characterizing airless planets
上下文我们从一颗拥有行星的恒星接收到的光度信号是由行星信号随其轨道相位的变化所调制的。这样的相位变化被观测到的凌日热彗星与目前的仪器，也被测量到一个凌日类地行星（开普勒10 b）和一个非凌日气体巨星（Ups A b）。未来的望远镜（JWST和EChO）将有能力测量系外行星的热相位曲线，包括过境和非过境配置的热岩石行星，以及不同的波长。质量低于10 R_EARTH的短周期行星确实很常见，附近的目标（在10 pc以内）已经被发现，还有更多的目标有待发现。测试是否可能使用多波长红外线相位曲线来限制一个没有大气层、自旋轨道共振比为1：1的非凌日行星的半径、轨道倾角和轨道倾角。方法.我们模拟了一颗没有大气的同步岩石行星的热发射及其在给定轨道倾角下随轨道相位的明显变化。我们假设这颗行星是通过径向速度探测到的，所以它的轨道周期和最小质量是已知的。我们模拟观测到的噪声相位曲线，然后应用一个程序来检索的行星的半径和轨道倾角。结果没有空气的行星可以与有稠密大气层的行星区分开来，它们的半径、半径和倾角（以及真实质量）可以从MIRI-JWST和EChO在5-15 μm范围内的多波段观测中得到。[...]由于倾角大于60°的轨道占随机轨道的一半，因此通过径向速度测量和凌日探测到的短周期地球大小的行星数量不断增加，应该为这种方法提供几个附近有希望的目标[.]。见论文中的完整摘要。
2011-12-23 astro-ph.EP
Stellar Aspects of Habitability: Characterizing Target Stars for Terrestrial Planet Search Missions
在本文中，我们提出和讨论的标准，选择潜在的目标恒星适合寻找类地行星，特别强调恒星方面的可居住性。搜寻类地系外行星的任务将探索数百颗邻近恒星（主要是F、G、K和M恒星）周围类地系外行星的存在和可居住性。必须对潜在目标系统清单进行评估，以便制定搜寻类地系外行星的飞行任务概念。利用达尔文全天星表（DASSC），我们讨论了恒星的选择标准，配置相关的子目录和恒星活动的可居住性的含义。
2010-03-02 astro-ph.EP 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
Characterizing the Galactic and Extragalactic Background Near Exoplanet Direct Imaging Targets
随着越来越多的任务试图直接成像和表征围绕附近类太阳恒星运行的系外行星，提前表征可能的污染背景源变得更加重要，并可能影响目标选择。本文介绍了一种探索的哈勃源目录，盖亚目录和贝桑松星系模拟，以确定有一个污染源的可能性，在一组高自行恒星的背景下，在预期的时间范围内的观察南希格雷斯罗马空间望远镜日冕仪。分析表明，对于大多数目标，有一颗恒星落入CGI视野的可能性非常低，但在低银河系纬度，有一个更大的密度源，微弱的恒星背景源可能是一个问题。
2021-10-15 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
The Importance of 3D General Circulation Models for Characterizing the Climate and Habitability of Terrestrial Extrasolar Planets
虽然最近发现的奇异的新行星类型既挑战了我们的想象力，也拓宽了我们对行星系运作的知识，但系外行星科学最引人注目的目标可能是探测和描述在其他恒星系统中运行的可居住和可能有人居住的世界。在可预见的未来，太阳系外行星的特征将通过行星光谱和时间信号的遥感来进行，同时将这些数据仔细拟合到行星及其大气的先进模型中。类地行星很小，与它们更大的气态兄弟相比，观测起来更具挑战性;然而，在未来十年内上线的天文台将开始允许它们的表征。然而，仅仅投资于观测努力是不够的。为了充分理解我们的大型望远镜在夜空中看到的是什么，需要对行星大气进行全面的建模。在我们寻求描述可居住和可能有人居住的世界时，应使用3D大气环流模型（GCM）来评估潜在的气候状态及其相关的时间和空间相关的可观测信号。3D模型允许耦合，自洽，多维模拟，可以逼真地模拟类地太阳系外行星的气候。通过全面的3D建模获得的对地球系外行星大气的完整理论理解对于解释从当前和计划中的仪器中获取的系外行星光谱至关重要，并且对于设计旨在测量潜在可居住系外行星光谱的未来任务至关重要。我们建议继续为专注于行星和系外行星应用的3D GCM建模团队提供机构支持。
2019-03-12 astro-ph.EP
Detecting and characterizing close-in exoplanets with Vortex Fiber Nulling
涡旋光纤零化（VFN）是一种干涉测量方法，用于抑制星光以探测和光谱表征系外行星。它依赖于涡旋相位掩模和单模光纤来拒绝星光，同时耦合高达20%的行星光在分离的$\lesssim1λ/D$，从而使大量的RV和过境检测行星的光谱特性，其中包括传统的日冕仪无法访问。VFN已经在实验室中在可见光波长下得到了证明，在这里我们介绍了这些实验的最新结果。这包括在以790 nm为中心的10%带宽光中$5\times10^{-4}$的多色零点。一个升级的测试平台已经设计好，现在正在实验室中构建;我们还在这里介绍了这项工作的状态更新。最后，我们提出了初步的K波段（2 $μ$ m）光纤调零结果与红外掩模，将在天空中使用的一部分，凯克行星成像仪和表征仪器在2021年的VFN模式。
2020-12-08 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Oxyometer: A Novel Instrument Concept for Characterizing Exoplanet Atmospheres
随着TESS和地面调查在较冷的附近恒星周围寻找岩石系外行星，非常适合大气后续研究的地球大小的系外行星数量将显着增加。对于大气特征，詹姆斯·韦伯太空望远镜将只能瞄准最有趣的系统的一小部分，地面观测站的用途将仍然受到与地球大气层有关的一系列影响的限制。在这里，我们探索了一种新的方法，基于地面的系外行星大气特征，依赖于同步，差分，超窄带测光。该仪器使用窄带干涉滤光片和光学设计，可以同时观察两个0.3 nm宽的波段，间隔1 nm。我们考虑这种仪器的能力的情况下，其中一个波段是集中在一个无氧连续区域，而另一个波段重叠的760 nm的氧波段头在系外行星的透射光谱，这可以从地球上访问的系统具有较大的负视线速度。我们发现，满足径向速度要求的M9和M4矮星将是最容易的目标，但必须在附近（<8 pc），并且需要最大的超大望远镜。氧含量计仪器设计简单、用途广泛，可用于研究各种大气物种。我们证明了这一点，通过建立一个原型血氧计，并提出其设计和检测的50 ppm的模拟过境信号在实验室中。我们还提出了一个原型血氧计的天空测试的数据，演示了易用性的紧凑型仪器设计。
2019-03-04 astro-ph.EP astro-ph.IM
Analysis of a JWST NIRSpec Lab Time Series: Characterizing Systematics, Recovering Exoplanet Transit Spectroscopy, and Constraining a Noise Floor
詹姆斯韦伯太空望远镜的NIRSpec仪器将揭示系外行星大气的性质，从温带陆地世界到超热行星。特别是，0.6-5.3微米的棱镜模式特别适合于有效的光谱系外行星观测，涵盖了许多重要的光谱特征。我们从JWST用户的角度分析了实验室测量的NIRSpec PRISM模式明亮物体时间序列（BOTS）观测，以了解仪器性能和探测器特性。我们创建了两个现实的过境系外行星的时间序列观测，通过对实验室测量的数据进行注入恢复测试，以量化实际仪器抖动，漂移，像素内灵敏度变化和1/ $f$噪声对测量的透射光谱的影响。通过拟合的时间序列系统学同时注入过境，我们可以获得更现实的过境深度的不确定性，考虑到噪声源，目前没有模拟传统的曝光时间计算器。我们发现，系统的噪声源相关的像素内灵敏度的变化和PSF运动是显而易见的数据在几百ppm的水平，但可以有效地使用一个低阶多项式与检测器的位置去趋势。我们恢复GJ 436 b和TRAPPIST-1 d的注入光谱特征，并将3-sigma上限设置在14 ppm的检测器噪声基底上。我们发现，在1.7-sigma水平下，噪声本底与<10 ppm一致，这预示着未来对具有微弱大气特征的具有挑战性的目标的观测是好的。
2022-03-08 astro-ph.EP astro-ph.IM
Characterizing Transiting Exoplanet Atmospheres in the 2030s with the Hubble Space Telescope
Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；University of Bristol（布里斯托大学）；University of Michigan（密歇根大学）；Cornell University（康奈尔大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；University of Oxford（牛津大学）；University of Exeter（埃克塞特大学）；Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）
本文讨论哈勃望远镜在短波段的独特能力，聚焦气溶胶散射斜率、超热木星金属吸收和恒星活动等科学案例，为未来观测规划路线图。
2026-06-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
Characterizing Exoplanets in the Visible and Infrared: A Spectrometer Concept for the EChO Space Mission
太阳系外行星凌日光谱是研究太阳系外行星及其大气的关键观测技术之一。这些测量的观测挑战需要专门的仪器，只有空间环境才允许不受干扰地进入类似地球的大气特征，如水或二氧化碳。因此，目前正在研究几项针对系外行星的空间飞行任务。其中之一是EChO，系外行星表征天文台，它是欧空局宇宙愿景2015-2025计划的一部分，也是2024年M3发射槽的四个候选者之一。在本文中，我们提出了我们的评估研究的ECHO光谱仪，这艘航天器上唯一的科学仪器的结果。该仪器是一种多通道全反射色散光谱仪，同时覆盖400 nm至16微米的波长范围，具有中等低的光谱分辨率。我们说明了如何的关键技术挑战的ECHO任务-高光度稳定性-影响光谱仪的概念的选择，并从根本上驱动仪器设计。第一次性能评估强调了精心设计的ECHO任务的需求的解决方案的健身。
2013-05-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
Thermal phase curves of nontransiting terrestrial exoplanets 1. Characterizing atmospheres
虽然凌日光谱是研究系外行星大气的组成、热性质和动力学的一种强大方法，但只有少数凌日的类地系外行星足够接近，可以进行重要的凌日光谱。热相位曲线（行星的视红外辐射随轨道相位的变化）已经在凌日和非凌日两种构型的热彗星上观测到，并且可以在热的类地系外行星上观测到。我们研究了潮汐锁定的类地行星的热辐射的波长和相位的变化作为大气压力的增加，并解决这些多波段的相位曲线的可观测性和使用它们来检测大气成分的能力。我们使用了一个三维气候模式（GCM）来模拟一个类地行星在围绕M3矮星的8天轨道上的CO2大气及其作为其轨道相位的函数的表观红外辐射。我们估计的信号，光子噪声比在2.5和20微米之间的窄带为10 pc的目标观察6和1.5米的望远镜（分别为JWST和ECHO的大小）。我们发现，大气吸收带产生的签名，我们称之为变化谱。没有大气层的行星产生很大的变化，可以很容易地从密集的吸收大气层中区分出来。光子噪声限制附近系统的分光光度法可以使我们能够检测和表征的大气层的非过境类地行星已知的径向速度调查。这类观测的两个明显障碍是在至少一个轨道期间所需的光度灵敏度（1 E-5）和恒星的内在变化。然而，克服这些障碍将使获得一个数量级以上的目标比过境光谱。
2011-05-30 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
New Frontiers for Terrestrial-sized to Neptune-sized Exoplanets In the Era of Extremely Large Telescopes
调查显示，类地到海王星大小的行星（1 $< R <$ 4 R $_{\rm{Earth}}$）是我们银河系中最常见的行星类型。探测和描述这些围绕附近恒星的小行星是理解系外行星多样性的关键，并将最终解决宇宙中生命无处不在的问题。以下基本问题将推动未来十年及以后的研究：（1）作为恒星质量的函数，类地行星到海王星大小的行星在其宿主恒星的几个天文单位内有多常见？(2)行星的组成如何取决于行星的质量、轨道半径和宿主恒星的性质？(3)最近的世界的能量收支、大气动力学和气候是什么？解决这些问题需要：a）衍射限制的空间分辨率; b）稳定性和可实现的对比度由自适应光学提供;和c）超大望远镜（ELT）的聚光能力，以及多波长观测和全面的美国ELT计划实现的全天覆盖。在这里，我们提供了一个挑战的概述，并成功的承诺，在检测和全面表征周围的小世界非常接近太阳的恒星与ELTs。本白皮书扩展和补充了国家科学院关于系外行星科学战略和天体生物学战略的报告中发表的发现和建议中的材料，以寻找宇宙中的生命。
2019-03-18 astro-ph.EP
K-Stacker, a new way of detecting and characterizing exoplanets with high contrast imaging instruments
今年，致力于对系外行星进行高对比度直接成像的第二代日冕仪开始运行。其中，安装在UT 3甚大望远镜焦点上的SPHERE采用极限自适应光学和角度差分成像技术，达到了前所未有的$10^{-6}$ - $ 10^{-7}$对比度。在本文中，我们提出了一种新的方法，称为开普勒堆栈，提高了高对比度仪器，如SPHERE的检测限，高达10倍。它包括观察一颗恒星足够长的时间，让一颗假设的行星绕着这颗恒星沿着它的轨道运动。即使在一个晚上进行的每个单独的观察中，我们没有检测到任何东西，我们表明，使用优化算法，根据开普勒运动（例如：在通常1-10年的长时间内拍摄的10-100张图像）重新定位图像并检测行星是可能的。该方法可以与ADI技术（或可能的任何其他高对比度数据减少方法）结合使用，以提高每个单独图像中的信噪比，并进一步提高全局检测限。它还直接提供了探测到的行星的轨道参数，作为优化算法的副产品。
2015-10-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
Characterizing 51 Eri b from 1-5 $μ$m: a partly-cloudy exoplanet
我们目前的分光光度跨度1-5 $μ$米的51波江座b，2-10 M $_\text{Jup}$行星发现的双子座行星成像仪系外行星调查。在这项研究中，我们提出了新的$K1$（1.90-2.19 $μ$ m）和$K2$（2.10-2.40 $μ$ m）光谱与双子座行星成像仪，以及更新的$L_P$（3.76 $μ$ m）和新的$M_S$（4.67 $μ$ m）测光从NIRC 2窄相机。新的数据与发现时期的$J$（1.13-1.35 $μ$ m）和$H$（1.50-1.80 $μ$ m）光谱相结合，目的是更好地表征行星的性质。51 Eri b的光度比普通棕矮星和已知的年轻T型矮星（T4-T8）的光度都要红，我们认为51 Eri b可能正处于从L型向T型转变的过程中。我们使用了两个互补的大气模型网格，包括深铁/硅酸盐云或硫化物/盐云的光球，跨越一系列的云属性，包括完全多云，无云和斑块/中间不透明度云。模型拟合表明，51 Eri b的有效温度范围在605-737 K之间，太阳金属丰度，表面重力为$\log$（g）= 3.5-4.0 dex，大气层需要一个斑片状的云大气来模拟SED。从大气模型中，我们推断行星的光度为-5.83至-5.93（$\log L/L_{\odot}$），使51 Eri b成为唯一直接成像的行星之一，与通过冷启动方案形成一致。行星SED与热启动模型的比较表明，行星光度最好…
2017-05-10 astro-ph.EP
Optical design of VIPER: a high-resolution multimode fiber-fed VIPA spectrograph for characterizing exoplanet atmospheric escape
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian（天体物理中心 | 哈佛与史密森尼学会）；Harvard University（哈佛大学）；Smithsonian Astrophysical Observatory（史密森尼天体物理台）
介绍用于表征系外行星大气逃逸的VIPER摄谱仪光学设计，基于VIPA，针对多模光纤馈送难题采用新方法，经计算和模拟验证设计，证明其可作为传统光栅摄谱仪替代品用于系外行星等天文应用。
2026-07-27 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Characterizing the Dynamics and Chemistry of Transiting Exoplanets with the Habitable World Observatory
本文介绍HWO科学案例，旨在通过测量凌日系外行星自转速率及获取更长周期的光谱相变曲线，结合紫外至近红外观测与偏振测量，全面表征比JWST观测目标更冷行星的大气结构、组成、环流与气溶胶特性。
2025-06-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Impending Opacity Challenge in Exoplanet Atmospheric Characterization
随着新一代天文台在本十年内上线，表征系外行星大气的过程将需要重新发明。目前主要是在仪器方面，表征瓶颈将很快站在用于将光谱转换为大气特性的模型。我们的恒星和大气模型的局限性已经得到了强调。在这里，我们表明，目前用于解码系外行星光谱的不透明度模型的局限性传播到约0.5-1.0 dex的精度墙（即，3到10倍）的大气特性，这是一个数量级以上的精度目标由JWST周期1计划和所需的，例如，有意义的C/O比约束和生物特征识别。我们使用九种不同的不透明度模型进行敏感性分析，发现大多数的检索产生和谐的配合，由于补偿的形式>5 $σ$偏差的推导出的大气参数翻译在上述精度墙。我们提出了一个两层的方法来缓解这个问题，涉及一个新的检索程序和指导改进不透明的数据，其标准化和最佳传播。
2022-09-15 astro-ph.EP
VIPER: A high-resolution multimode fiber-fed VIPA spectrograph concept for characterizing exoplanet atmospheric escape
本文提出VIPER高分辨率窄带多模光纤VIPA光谱仪概念，用于观测系外行星1083 nm氦吸收线以研究大气逃逸，并给出仪器需求、设计方法与端到端波动光学模型。
2025-08-27 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Characterizing the bolometric-photoevaporative transition in young sub-Neptunes with radiation-hydrodynamic simulations
Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science（卡内基科学研究所地球与行星实验室）；Imperial Astrophysics, Department of Physics, Imperial College London（伦敦帝国理工学院物理系天文物理组）；Department of Earth, Planetary, and Space Sciences, The University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校地球、行星与空间科学系）
本研究通过AIOLOS代码耦合行星演化模型，揭示年轻亚海王星收缩时会经历核心驱动、过渡、纯光蒸发逃逸阶段，推导了转变标度关系并给出综合质量损失率，强调自洽处理大气等要素对理解小型系外行星的重要性。
2026-08-07 astro-ph.EP
TESS Observations of the Hot Jupiter Exoplanet XO-6b: No Evidence of Transit Timing Variations
根据先前的地面观测，热木星系外行星XO-6 b被报道表现出明显的周期性凌日时间变化（TTV），半振幅为14分钟，周期约为450天。这些变化被解释为是由于XO-6 b和一颗迄今未知的低质量行星之间的共振摄动。为了更好地了解这个神秘的行星系，我们分析了来自凌日系外行星调查卫星（TESS）的三个部门的数据，这些数据跨越了七个多月，该卫星产生了高质量的光变曲线，非常适合描述系外行星和寻找TTV。在这里，我们提出了一个更新的轨道周期为3.7649893 $\pm$ 0.0000037天和过境历元为2456652.7157 $\pm$ 0.0022 BJD $_{TDB}$。我们报告的行星参数，虽然与它们的发现值一致，但大大提高了精度。值得注意的是，我们没有发现TTV的证据：我们可以在3 $σ$水平排除TTV $\gtrsim$ 2.5分钟。因此，TESS数据具有足够的精度和时间基线，可以轻松揭示之前报告的约10分钟的TTV。我们的研究结果突出了TESS强大的后续能力，并证实TTV在热彗星中很少见到，不像小行星的情况。
2020-09-22 astro-ph.EP
ExoGemS The Effect of Offsets from True Orbital Parameters on Exoplanet High-Resolution Transmission Spectra
本文模拟了系外行星凌星的高分辨率光谱观测，推导并验证了凌星中点和偏心率偏移对光谱速度测量的影响，发现分钟级偏移和0.1偏心率偏差会导致数千米每秒的速度偏移，进而混淆大气风测量结果。
2025-07-15 astro-ph.EP
High-Resolution Echelle Spectroscopy for Solar System Planets: A Planet-as-Point-Source Analogy
针对透射光谱受凌星几何限制的问题，本文提出利用2.34米望远镜与高分辨率阶梯光栅光谱仪连接的光学设计，以获取太阳系天体高信噪比反射光谱，为未来极大望远镜研究系外行星反射光谱奠定基础。
2025-10-23 astro-ph.EP astro-ph.IM
Clouds will likely prevent the detection of water vapor in JWST transmission spectra of terrestrial exoplanets
我们即将对M型矮星宜居带中的类地系外行星的大气进行表征。由于其大的行星-恒星半径比和更高的凌日频率，绕M矮星运行的类地系外行星有利于透射光谱。在这项工作中，我们量化的影响，水云的幅度水蒸气传输光谱特征的类地系外行星绕M矮星。为此，我们从大气环流模型（GCM）实验潮汐锁定行星的合成透射光谱。我们改进以前的工作，考虑如何改变广泛的行星参数影响透射光谱。我们发现，云导致的数量增加了10-100倍的过境所需的检测水功能与詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）与不同的旋转周期，入射恒星通量，表面压力，行星半径和表面重力。我们还发现，在我们的GCM模拟与地球半径的行星旋转周期$\gtrsim 12 \ \mathrm{days}$的昼侧云覆盖率有很大的增加。这种云覆盖的增加导致了绕M矮星缓慢旋转的系外行星的光谱特征更强的静音。我们预测，这将是极具挑战性的探测水传输功能的类地系外行星的大气中的宜居带的M矮星与JWST。然而，在云层之上混合良好的物种（例如，CO $_2$和CH $_4$）可能仍然可以在这些行星上用JWST探测到。
2019-12-18 astro-ph.EP
The mass of the Mars-sized exoplanet Kepler-138 b from transit timing
当太阳系外行星经过其主星（凌日）的前方时，会造成主星的视亮度在每一个轨道上暂时降低一次，这提供了一个直接测量行星大小和轨道周期的方法。在一些有多个凌日行星的系统中，凌日的时间会受到邻近行星之间引力相互作用的影响。在有利的情况下，观测到的凌日时间所暗示的偏离开普勒轨道的情况允许测量行星的质量，这是确定体积密度的关键。描述岩石行星是特别困难的，因为它们通常比气态行星小，质量也小。因此，很少有接近地球大小的系外行星被测量过质量。在这里，我们报告了围绕开普勒-138运行的三颗行星的大小和质量，开普勒-138是一颗比太阳暗得多、冷得多的恒星。我们根据其邻居的过境时间测量火星大小的内行星的质量，从而为比地球小的系外行星提供第一次密度测量。中、外行星都比地球稍大。中间行星的密度与地球相似，而外围行星的密度不到地球的一半，这意味着它含有更多的低密度成分，如H2O和/或H2。
2015-06-23 astro-ph.EP
Atmospheric circulation, chemistry, and infrared spectra of Titan-like exoplanets around different stellar types
随着越来越小、越来越冷的系外行星的发现，必须越来越多地考虑具有朦胧大气层的类地世界。我们太阳系的泰坦是一颗典型的朦胧行星，其大气层可能代表了我们银河系中大量的行星。作为表征这样的世界的一步，我们模拟了类似泰坦的系外行星，但轨道上有三个不同的恒星宿主：G-，K-和M-矮星。我们使用大气环流和光化学模型来探索这些泰坦类行星在不同的恒星光谱下的环流和化学，在所有情况下，假设泰坦类的日射。由于大气霾强烈吸收可见光，较红的辐射伴随着较晚的恒星类型产生更多的等温平流层，在毫巴压力下更强的纬向温度梯度，以及更深更强的纬向风。在所有的情况下，行星的大气层都是强烈的超旋转，但是在更红的星光下，高空的日冕环流圈更弱。碳氢化合物和腈类物质的光化学随恒星光谱而变化，FUV/NUV通量比的变化起着重要作用。我们的研究结果初步表明，在所有三个主机下，柱雾的产生率可能是相似的，这意味着许多不同恒星周围的行星可能具有与土卫六大气相似的特征。最后，我们提出了理论发射光谱。总的来说，我们的研究表明，尽管存在重要和微妙的差异，但类泰坦系外行星的循环和化学对宿主恒星的差异相对不敏感。这些发现可能会进一步探索未来的空间设施，如WFIRST，LUVOIR，HabEx和OST。
2017-12-11 astro-ph.EP
A New Method For Studying Exoplanet Atmospheres Using Planetary Infrared Excess
迄今为止，观测者揭示系外行星大气层的组成或热结构的能力主要依靠两种技术：高对比度直接成像和对凌日系外行星的时间序列观测。前者目前仅限于描述年轻的大质量物体的特征，而后者则需要接近90度的轨道倾角，从而将大气研究限制在系外行星总数的一小部分。在这里，我们提出了一种观测和分析技术，用于研究非凌日系外行星的大气层，该技术依赖于获取同时的宽波长光谱和从恒星光谱中分辨行星红外发射。这种方法可以提供一种有效的手段来研究系外行星的大气动力学，使用稀疏采样的相位曲线观测或机制，以寻找生命迹象的非过境系外行星轨道最近的M-矮星（如Proxima Centauri）。如果詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的观测结果证明这种测量行星红外过量（PIE）的方法是有效的，那么这种测量行星红外过量（PIE）的方法将打开附近大量非凌日系外行星的大气特征。
2020-07-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
H$_2$-dominated Atmosphere as an Indicator of Second-generation Rocky White Dwarf Exoplanets
继发现第一颗经过白矮星（WD）的系外行星候选者之后，一个描述WD周围类地系外行星大气的“白矮星机会”正在出现。大的行星与恒星的大小比，因此大的过境深度使过境WD系外行星成为透射光谱的有利目标-在中等詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）计划中可以实现对类地行星过境近距离WD的光谱特征的结论性检测。然而，尽管有明显的有希望的机会，但第一代WD系外行星的主序后（MS）进化历史从未被纳入大气模型。此外，在WD碎片盘中形成的第二代行星从未从光化学的角度进行过研究。我们证明，透射光谱可以识别第二代岩石WD系外行星厚（$\sim1$酒吧）H $_2$为主的气氛。此外，我们还可以根据WD系外行星的透射光谱推断其释气活动，并通过研究CH $_4$的积累来测试光化学失控。
2022-01-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
EarthFinder Probe Mission Concept Study: Characterizing nearby stellar exoplanet systems with Earth-mass analogs for future direct imaging
Earthquake是NASA天体物理学探测器任务概念，被选为2020年天体物理学国家科学院十年调查的输入。地球引力概念是基于我们对如何进行PRV测量的理解的巨大转变。我们提出了一个新的范例，它带来了高精度，高节奏域的过境测光所证明的开普勒和TESS的PRV测量的挑战，在厘米/秒的水平。这种新的范例利用了：1）从紫外到近红外的宽波长覆盖范围，这是唯一可能从太空中最大限度地减少恒星活动的影响; 2）非常紧凑，高度稳定，高效的光谱仪（R> 150，000），其需要仅可能从宽波长范围上的空间的衍射限制成像; 3）激光波长标准的革命，以确保多年的厘米/秒精度; 4）高节奏观测计划，最大限度地减少采样引起的周期混淆; 5）利用空间的绝对通量稳定性进行连续统归一化，以进行前所未有的逐线分析，这在地面上是不可能的; 6）聚焦于未来成像任务的目标--明亮的恒星，以便地球观测系统可以使用~1.5米的望远镜。
2020-06-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
Exoplanet Characterization by Multi-Observatory Transit Photometry with TESS and CHEOPS
太空测光巡天已经发现了大量的行星凌日其他恒星，但这些观测在一个单一的带通，只产生行星半径，轨道周期和凌日持续时间。关于这些行星的质量、成分和任何大气层的信息都需要从地面或太空进行额外的观测。凌日系外行星调查卫星（TESS）将提供数千颗围绕明亮恒星的行星，适合进行此类后续工作。在没有来自空间的光谱学或分光光度学的情况下，通过多个空间望远镜的不同通带进行的观测提供了一些光谱信息，这些信息有助于识别假阳性信号，区分反射光和来自热彗星的热发射，以及探测行星大气的瑞利散射。我们计算了TESS和表征系外行星卫星（CHEOPS）任务测量的过境深度的预期差异，这将分别对红色和蓝色光波长更敏感。由于伴星或背景星的差异很小（主序星伴星的差异小于3%），可能可以忽略不计，无法探测到。只有少数的“热”彗星，可以结合测光消除之间的反射和热信号从行星。然而，瑞利散射的颗粒大小接近0.04 $μ$ m和压力高度超过1毫巴的朦胧大气可以检测到约100过境行星，假设每个行星都有这样的大气。具有这种特征颗粒大小的烟雾不会掩盖较长（近红外）波长的观测; CHEOPS对TESS探测到的行星的后续行动可以确定适合用詹姆斯·韦伯太空望远镜进一步研究的候选者。
2017-03-08 astro-ph.EP
A framework to combine low- and high-resolution spectroscopy for the atmospheres of transiting exoplanets
目前对近地系外行星大气层的观测主要通过两种技术获得：空间望远镜的低分辨率光谱学和地面的高分辨率光谱学。虽然这两种方法提供的观测量原则上是高度互补的，但从未尝试将它们结合起来，这可能是由于通常用于解释它们的不同建模方法。在这里，我们提出了第一个组合分析以前公布的日侧光谱的系外行星HD 209458 b在低分辨率与HST/WFC 3和斯皮策/IRAC，并在高分辨率与VLT/CRIRES。通过利用一种新的检索算法，能够计算联合概率分布的低和高分辨率的光谱，我们得到严格的约束地球大气的化学成分。与WFC 3的数据相反，我们不能自信地在高光谱分辨率下检测到H2O。从综合分析中检索到的水丰度偏离了1.9西格玛的期望太阳组成的大气化学平衡。测量的CO和H2O的相对分子丰度强烈倾向于富氧大气（C/O<1，在3.5 σ）的行星相比，平衡计算，包括O雨。从本研究中包括的七种分子物种的丰度，我们将行星金属丰度限制在0.1- 1.0 x恒星值（1 sigma）。这项研究为旗舰地面和天基设施之间的协调系外行星调查开辟了道路，这最终将对表征潜在的宜居行星至关重要。
2017-03-24 astro-ph.EP
Know thy star, know thy planet: Chemo-kinematically characterizing TESS targets
凌日系外行星调查卫星（TESS）已经开始发现附近冷亮恒星周围最终会有数千颗系外行星。这些潜在的宿主恒星必须得到很好的理解，才能在个体和种群水平上准确地描述系外行星。我们使用来自Gaia DR 2，APOGEE，GALAH，RAVE，LAMOST的调查数据和SkyMapper的光度导出的恒星特性，列出了TESS候选目标列表中2，218，434颗恒星的化学运动学特性目录。我们计算了这些恒星的运动学薄盘、厚盘和晕成员概率，发现尽管大多数TESS目标位于薄盘中，但其中4%位于厚盘中，<1%位于晕中。我们样本中的TESS感兴趣对象也显示了来自薄盘、厚盘和晕的类似贡献，其中大部分在薄盘中。我们还探讨了金属丰度和[α/Fe]分布的每个银河系的组成部分，并表明，每个交叉匹配的调查表现出金属丰度和[α/Fe]分布函数，峰值从高到低的金属丰度和低到高的[α/Fe]从薄盘的晕。这个目录将有助于探索行星的出现率，除其他事项外，关于运动学，组件成员，金属丰度，或[阿尔法/铁]。
2019-11-18 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
