Helium absorption in exoplanet atmospheres is connected to stellar coronal abundances
10830埃附近氦三重态的凌日观测是研究系外行星大气及其质量损失的成功工具。形成这些谱线需要外行星大气中氦的电离和复合。这种电离是由极紫外线（EUV）波长的恒星光子引起的;然而，目前还没有活跃的望远镜可以观察到这部分恒星光谱。恒星极紫外光谱的相关部分由单独的发射谱线组成，其中许多是由日冕温度下的铁形成的。由于第一电离势（FIP）效应，在高活动低质量恒星中，日冕中的恒星铁丰度经常被观测到耗尽。我表明，恒星与高与低日冕铁丰度遵循不同的标度律，将它们的X射线发射和窄波段EUV通量，导致氦电离。我还表明，恒星的铁，氧丰度比在日冕中可以合理地从X射线CCD光谱测量，产生类似的结果，以高分辨率的X射线观测。考虑到日冕铁丰度，可以减少目前观察到的EUV辐射与系外行星氦过境深度之间的关系的大散射，改善系外行星透射光谱学的目标选择标准。特别是，以前令人困惑的海王星系外行星没有检测到氦，现在符合修订后的标度定律的预期。
2022-02-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
The dark days are overcast: Iron-bearing clouds on HD 209458 b and WASP-43 b can explain low dayside albedos
本文通过全球气候模型结合动力学云模型模拟 HD 209458 b 和 WASP-43 b 的反照率，发现含铁云层能有效解释其低昼面反照率，为无云大气解释提供了替代方案。
2024-08-30 astro-ph.EP
Interior structure of Mars and other rock-and-iron planetary bodies
这里展示了如何通过使用岩石密度和地球已知的核心密度的某些方面以及使用富铁核心的对流原理来找到各种岩石和铁行星体的内部结构。对流使核心流体内部的密度和温度梯度最小化。如果在核-幔边界处，核流体的密度接近纯铁熔化密度，并且在内核边界处，密度对于富铁熔化物具有可能的最小值，则可以实现这一点。对于纯铁和具有最大轻杂质的铁的临界铁密度先前利用具有最可靠的实验标度的朗道一级相变理论获得。行星的内部密度是通过在小的径向步长中迭代计算重力和压力而得到的。转动惯量因素也计算和同意的机构，我们有准确的测量：月球，火星和水星。此外，还对系外行星Kepler-78 b、K2- 229 b和Kepler-10 b进行了计算。它们的核心都有富含铁的液体。较轻的太阳系天体没有内核，但最重的两颗系外行星在内核内有一个纯铁最内层的内核。计算了半径-质量平面内增长的内核的参数范围。随着内核的生长而产生的磁场保护着地球上的生命，对系外行星也是如此。这指导了在寻找生命的过程中选择系外行星进行研究。
2018-11-22 astro-ph.EP physics.geo-ph
Carbon-bearing Molecules in a Possible Hycean Atmosphere
本研究利用JWST观测候选Hycean星球K2-18 b的透射光谱，探测到高丰度甲烷与二氧化碳，未发现氨，还发现潜在生物标志物二甲基硫的迹象，解决了温带系外行星甲烷缺失难题，为寻找地外生命提供新方向。
2023-10-04 astro-ph.EP
Confirmation of Asymmetric Iron Absorption in WASP-76b with HARPS
预计炎热的天气会有炎热、晴朗的白天和凉爽、多云的夜晚。最近，在欧洲南方天文台的甚大望远镜上使用ESTERO在WASP-76 b的透射光谱中解决了铁吸收的不对称特征。这一特征被解释为是由于铁在夜面的凝结，导致夜晚的吸收信号与早晨的不同。这是首次在单个系外行星的表面观察到化学梯度。在这项工作中，我们确认的不对称铁功能使用档案HARPS数据的四个过境的存在。探测表明，这些特征也可以通过在较小的望远镜上观察多次凌日来解决。通过增加检测到这些凝结特征的行星数量，我们可以首次在系外行星之间进行化学比较，并在一系列参数范围内绘制凝结地图。
2021-02-01 astro-ph.EP
Exoplanetary Interiors
第一次对类太阳恒星周围系外行星的质量估计，51 Peg b和第一次对系外行星的半径测量，HD 209458 b指出了理解系外行星的大气，内部和演化的挑战，包括暴露在强辐射下的近轨道行星质量损失的可能性。这些发现提出了加热和膨胀机制的问题，以及这些天体与太阳系已知行星相比的组成性质。系外行星内部建模领域诞生了。在这里，我们概述和讨论当前的大科学问题：（一）行星中重元素的含量是多少？所有行星都有铁岩核吗？我们认为，一个有前途的和新的方法，系外行星可以测量它们的潮汐响应的形式的爱数h2和k2。(ii)行星内部的加热或冷却延迟了多少，通过什么机制？许多受到强烈辐射的气态行星需要额外的热源来解释它们的大半径。(iii)在半径-周期图中观察到的种群的起源是什么？半径谷内和沿半径谷的物体是研究行星形成和蒸发的绝佳目标。(iv)岩石行星的组成告诉我们关于它们的形成的什么？发现了比水星更富铁的行星，以及岩石行星，相对于地球来说，铁含量减少。我们还没有一个可靠的形成理论来解释它们的存在。
2021-11-17 astro-ph.EP
Alien Maps of an Ocean-Bearing World
为了模拟最终将获得的系外行星观测结果，深度撞击航天器获得了地球在300-1000 nm的七个波段的光变曲线，作为EPOXI机遇任务的一部分。在本文中，我们分析光盘集成光变曲线，把地球当作一颗系外行星，以确定我们是否可以探测到海洋和大陆的存在。我们提出了两个意见，每个跨越一天，在凸形阶段。行星的自转导致了15- 30%的昼夜变化，最大的相对变化发生在最红的波长。为了以无偏的方式描述这些变化，我们对多波段光变曲线进行了主成分分析;该分析表明，地球98%的昼夜颜色变化是由于只有2个主要的本征色。我们使用这两个特征色的时间变化来构建地球的纵向地图，把它作为一个非均匀的朗伯球。我们发现，光谱和空间分布的本征色对应于无云的大陆和海洋，这尽管我们的观察是在典型的云层覆盖的日子。我们还发现，近红外波段在区分陆地和水方面特别有用。基于这个实验，我们的结论是，它应该是可能的推断水海洋的存在与时间分辨的宽带观测所采取的大型天基日冕望远镜的系外行星。
2009-05-22 astro-ph.EP
WASP-127b transmission spectrum]{Abundance measurements of H$_{2}$O and carbon-bearing species in the atmosphere of WASP-127b confirm its super-solar metallicity
系外行星大气的化学丰度可以提供有关行星的整体组成、形成途径和演化历史的宝贵信息。具有大的、相对无云的大气层的系外行星，以及围绕明亮恒星运行的系外行星，为精确的丰度测量提供了最好的机会。因此，我们使用哈勃和斯皮策太空望远镜测量了明亮（V~10.2）、大（1.37 R $_{J}$）、亚土星质量（0.19 M $_{J}$）的系外行星WASP-127 b在近紫外到近红外波长范围（0.3 - 5 $μ$ m）的透射光谱。我们的研究结果显示了一个功能丰富的透射光谱，吸收Na，H $_{2}$ O，和CO $_{2}$，和波长相关的散射小颗粒凝聚体。我们运行了两种类型的大气反演模型：一种是强制化学平衡，另一种是自由拟合丰度。我们反演的Na、O和C的化学平衡丰度都是超太阳的，相对于太阳的丰度值分别为9 $^{+15}_{-6}$、16 $^{+7}_{-5}$和26 $^{+12}_{-9}$。尽管给出了相互矛盾的C/O比，两次检索都给出了超太阳CO $_{2}$体积混合比，这增加了WASP-127 b的散装金属丰度是超太阳的可能性，因为CO $_{2}$丰度对大气金属丰度高度敏感。我们在13.7 $σ$的显著性下检测到水。我们对Na的探测与以前的地面探测一致，尽管我们发现的丰度要低得多，尽管灵敏度提高了，但我们也没有发现Li或K的证据。在未来，JWST的光谱学将能够限制WASP-127 b的…
2020-10-15 astro-ph.EP
Incompatibility of iron in post-perovskite and the stability of basal magma oceans in super-Earths
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
该研究通过第一性原理计算发现铁在后钙钛矿中强烈不相容，导致残余液体富铁并逆转密度对比，使后钙钛矿浮力增加，从而在高达4倍地球质量的超级地球中维持基底岩浆洋的引力稳定性。
2026-09-15 astro-ph.EP
Methane Throughout the Atmosphere of the Warm Exoplanet WASP-80b
本研究利用JWST的NIRCam仪器观测温暖木星WASP-80b的透射和发射光谱，在大于6-sigma显著性下首次明确探测到甲烷，其丰度与理论预测的太阳至次太阳C/O比及约5倍太阳金属丰度相符。
2023-09-07 astro-ph.EP
KELT-11 b: Abundances of water and constraints on carbon-bearing molecules from the Hubble transmission spectrum
在过去的十年中，对系外行星大气光谱的分析显示，除了一小部分阴云密布的行星外，几乎所有观测到的行星都存在水蒸气。事实上，水蒸气在哈勃太空望远镜（HST）宽视场相机3（WFC 3）的波长覆盖范围内呈现出很大的吸收特征，这是对系外行星进行大气研究的主要天基天文台，使其探测非常稳健。然而，虽然甲烷、一氧化碳和二氧化碳等含碳物种也可以从目前的化学模型中预测出来，但它们的直接检测和丰度表征仍然是一个挑战。在这里，我们分析了来自HST WFC 3相机的蓬松，清晰的热木星KELT-11 b的透射光谱。我们发现光谱与水蒸气的存在和在1.5 μ m以上波长处的额外吸收是一致的，这可以很好地解释为含碳分子的混合。二氧化碳，如果包括在内，则被系统地检测。限制这些分子丰度的主要困难之一是它们在HST WFC 3波长覆盖范围内的微弱特征，特别是与水相比时。通过全面的检索分析，我们试图解释该数据集中存在的主要简并性，并探索检索研究中经常出现的一些挑战（例如：模型选择的影响，自由与自洽化学的使用以及仪器观察的组合）。我们的研究结果使这颗行星成为化学实验室的一个特殊例子，在那里可以测试热行星大气层的当前物理和化学模型。
2020-10-03 astro-ph.EP
Beyond the Drake Equation: A Time-Dependent Inventory of Habitable Planets and Life-Bearing Worlds in the Solar Neighborhood
本文提出基于微分方程的时变统计框架，刻画太阳邻域恒星形成、金属富集与宜居行星及承载生命世界的演化关系，估算了K型恒星周围类地行星数量、形成时间及最近潜在生命行星的距离。
2023-10-28 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Nightside condensation of iron in an ultra-hot giant exoplanet
超热的巨型系外行星接受的日照是地球的数千倍。它们的高温大气（> 2，000 K）是研究极端行星气候和化学的理想实验室。据预测，白昼将是无云的，主要由原子物种和显着比黑夜热。原子预计会在夜面重新组合成分子，从而产生不同的昼夜化学反应。虽然已经观察到金属元素和大的温度对比，但在这样一颗系外行星的表面上没有测量到化学梯度。然而，不同的大气化学之间的白天到晚上（“晚上”）和夜间到白天（“早上”）的终端，可以显示为一个不对称的吸收签名在过境。在这里，我们报告了在超热系外行星WASP-76 b中检测到的不对称大气特征。由于高色散光谱与大的光子收集区域的结合，我们在光谱和时间上解决了这个签名。中性铁的吸收信号在后缘上蓝移了-11+/-0.7 km s-1，这可以用行星旋转和从炎热的向阳面吹来的风的组合来解释。相比之下，在靠近早晨分界线的夜晚没有信号出现，这表明铁原子在那里没有吸收星光。因此，铁在穿越夜面的过程中必须凝结。
2020-03-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Volatile-bearing mineral atmospheres of hot rocky exoplanets as probes of interior state and composition
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Universität Bern（伯尔尼大学）
通过耦合大气-内部模型，研究热岩质系外行星（HRE）大气中矿物气体与挥发分分配，发现氧逸度是发射和透射特征的主要控制因素，SO₂等物种可区分气体来源，MIRI观测55 Cancri e不支持氧化类地或还原原始大气。
2026-06-23 astro-ph.EP
Galactic chemical evolution of exoplanet host stars: Are high-mass planetary systems young?
恒星核合成和星系化学演化的印记可以在不同的恒星星族中看到，老一代的恒星显示出更高的$α$元素丰度，而后代则富含铁峰元素。星周盘、恒星和它们的行星伙伴的演化联系和化学特征可以通过研究行星和宿主恒星性质的相互依赖关系来推断。过去的许多研究已经证实，高质量的巨行星通常存在于富含金属的恒星周围，而低质量行星的恒星宿主具有广泛的金属丰度。在这项工作中，我们分析了详细的化学丰度的样本$>900$系外行星托管恒星从不同的径向速度和过境调查。我们将$α$和铁峰值元素的恒星丰度趋势与行星质量相关联。我们发现行星的质量丰度相关性主要是负的$α$ -元素和轻微的积极或零的铁峰元素，表明恒星托管巨行星相对年轻。由等时线拟合得到的主星年龄进一步验证了这一点。后来的铁和铁峰元素的原行星物质的富集也与通过核心吸积过程形成的巨行星一致。原行星盘中较高的金属含量有利于核心的快速生长，从而为巨行星的形成提供了一条合理的路线。因此，这项研究表明，所观察到的恒星丰度和行星质量的趋势很可能是银河系化学演化的自然结果。
2022-07-26 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A Possible Indication of Metallic Iron in White Dwarf Dusty Disks from their "Dirtiness"
University of Warwick（华威大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；The University of Tokyo（东京大学）
研究通过分析白矮星G29-38和GD56的光谱，发现金属铁尘埃可能影响近红外不透明度，为受污染白矮星大气和尘埃中铁丰度的相关性提供新见解。
2025-12-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
The atmospheres of rocky exoplanets III. Using atmospheric spectra to constrain surface rock composition
本研究建立了岩石质系外行星大气光谱特征与地壳矿物成分的联系，通过自下而上的大气模型和理论凌星光谱，实现了仅凭光谱观测约束行星表面岩石成分。
2025-05-13 astro-ph.EP
Tables of phase functions, opacities, albedos, equilibrium temperatures, and radiative accelerations of dust grains in exoplanets
越来越多的观测证据表明，在太阳系外行星的大气层和/或彗星状尾巴中存在冷凝物。因此，系统和均匀的尘埃特性表是有用的，以促进进一步的观测和理论研究。在本文中，我们提出的非各向同性相函数，非对称性参数（平均余弦散射角），吸收和散射不透明度，单次散射的散射率，平衡温度和辐射加速度的尘埃颗粒有关的太阳系外行星的计算和分析。我们的假设包括球形晶粒形状，Deirmendjian粒度分布，和米氏理论。我们考虑几个物种：钙钛矿、铁含量为0和50%的橄榄石、铁含量为0、20和60%的辉石、纯铁、两种不同温度下的碳、水冰、液态水和氨。所呈现的表格涵盖0.2至500微米的波长范围和0.01微米至100微米的模态粒子半径。平衡温度和辐射加速度假设照射的非黑体光源的温度从7000 K到700 K看到立体角从2 $π$到$10^{-6}$ sr。该表提供给社会连同一个简单的代码，允许一个可选的，有限的，角尺寸的光源（星）的相位函数。
2015-11-16 astro-ph.EP
Hierarchical Bayesian Atmospheric Retrieval Modeling for Population Studies of Exoplanet Atmospheres: A Case Study on the Habitable Zone
随着能够对系外行星大气层进行定性的光谱观测和观测平台的数量不断增加，越来越需要能够将大量系外行星的信息提炼成在统计样本中表达的大气趋势的连贯画面的分析技术。在这项工作中，我们开发了一个层次贝叶斯大气检索（HBAR）模型来推断人口水平的趋势系外行星的大气特征。我们证明了HBAR的情况下，推断大气中的CO2与入射恒星通量的趋势，预测存在一个功能碳酸盐-硅酸盐风化负反馈循环，一个假设后，所有计算的宜居带（HZ）休息。使用模拟的透射光谱和JWST质量的观测岩石行星与H2O，CO2和N2轴承的大气，我们发现，预测的趋势CO2导致细微的差异，在1-5微米范围内的10 ppm的光谱，强调固有的挑战，以测试这一假设。在高度精确的数据（每颗行星100次叠加过境）的限制下，我们表明我们的HBAR模型能够推断出表征CO2趋势的人口水平参数，并且我们证明了零假设和其他简单的趋势可以在高置信度下被拒绝。虽然我们发现，这种特定的经验测试的HZ可能是令人望而却步的挑战，在JWST时代，在这项工作中开发的HBAR框架可能会发现一个更直接的使用与JWST，Ariel和其他即将到来的任务观察到的气体巨星光谱分析。
2022-02-01 astro-ph.EP astro-ph.IM
Ferromagnetism and particle collisions: applications to protoplanetary disks and the meteoritical record
陨石记录显示铁分配和钨同位素分配之间的矩阵和球粒。钨的丰度不足以驱动其自身的同位素分配，但如果钨与铁相关，那么铁磁相互作用颗粒可以帮助解释这两种观察结果。我们推导出一个实用的参数化粒子相互吸引的粒子磁偶极矩所造成的粒子-粒子碰撞率的增加。虽然适当的磁性参数仍然不确定，我们表明，在原行星盘的环境磁场预计将足够强，磁化铁金属轴承尘埃颗粒足以驱动大的增加，其碰撞率。这种富含铁金属的颗粒之间碰撞率的增加可能有助于保持原始铁和W同位素的不均匀性，并有助于解释为什么陨石记录显示它们在太阳星云中的分配。磁相互作用的重要性较大的晶粒的增长是平衡的破碎是不太清楚，将需要未来的实验室或数值研究。
2016-03-10 astro-ph.EP
Elemental Abundances of Kepler Objects of Interest in APOGEE. I. Two Distinct Orbital Period Regimes Inferred from Host Star Iron Abundances
Apache Point Observatory星系演化Experiment（APOGEE）观测到$\sim$ 600颗来自\textit{Kepler}（开普勒感兴趣天体，KOI）的凌日系外行星和系外行星候选者，其中大多数具有$\geq$ 18个历元。组合的多历元光谱具有高信噪比（典型的是$\geq$ 100），并产生精确的恒星参数和化学丰度。我们首先确认的APOGEE丰度管道，ASPCAP，获得可靠的[Fe/H]和有效温度FGK矮星的能力-主要的\textit{Kepler}主机恒星类型-通过比较ASPCAP派生的恒星参数，从独立的高分辨率光谱表征文献中的221颗矮星。在APOGEE KOI目标计划中观察到的282个近距离（$P<100$天）KOI样本，我们发现轨道周期与宿主恒星[Fe/H]之间的相关性，其特征在于临界周期$P_\mathrm{crit}$ = $8.3^{+0.1}_{-4.1}$天，低于该周期的小型系外行星轨道在统计上更富含金属的宿主恒星。这种效应可能是行星形成时原行星盘内半径的金属丰度依赖性，也可能是向内的行星迁移驱动的岩石行星摄入的结果。我们还认为，这可能会跟踪尘埃升华半径的金属依赖性，但没有发现与主机$T_\mathrm{eff}$和轨道周期的统计学显着的相关性，以支持这样的说法。
2017-12-04 astro-ph.EP
No umbrella needed: Confronting the hypothesis of iron rain on WASP-76b with post-processed general circulation models
高分辨率光谱是系外行星大气三维过程的独特指标。例如，在2020年，Escherreich等人报告了来自ESTERO摄谱仪的透射光谱，从超热的木星WASP-76 b产生了巨大的多普勒蓝移。对这些观测结果的解释援引了地球大气层低温区域气相铁凝结的玩具模型。在这项工作中，我们正演模拟的大气WASP-76 b的双灰色大气环流模式（GCMs）和射线击中辐射转移诊断行星的高分辨率透射光谱。我们确认，一个物理机制驱动强大的东西不对称性整个终结者必须存在重现大多普勒蓝移WASP-76 b的传输频谱。我们确定低大气阻力和深辐射对流边界的必要组成部分，我们的GCM产生这种不对称性（后者是与现有的斯皮策相位曲线）。然而，我们不能再现的幅度或时间依赖性的WASP-76 b多普勒签名与气相铁凝聚单独。相反，我们发现由$\rm Al_2O_3$、Fe或$\rm Mg_2SiO_4$组成的高海拔光学厚云与Escherreich等人的观测结果相吻合--凝结的贡献很小。通过允许一个小的轨道偏心率（$e \approx 0.017$），进一步改进了这种拟合，与先前的WASP-76 b轨道约束一致。我们还通过重现Tabernero等人2021年在WASP-76 b中检测到的几乎所有物种的谱线来验证我们的前向模型光谱。我们的程序在诊断相位分辨多普勒频移方面的成功证明了物理，自洽，三维模拟在建模系外行星大气的高分辨率光谱方…
2021-12-16 astro-ph.EP
Computational Infrared Spectroscopy of 958 Phosphorus-bearing Molecules
磷化氢现在已经被确立为一种生物特征，最近在金星上的试探性发现使其变得突出。为了跟进这一发现和相关的未来系外行星生物特征探测，重要的是要用光谱探测含磷大气分子的存在，这些分子可能参与化学网络的生产，破坏或与磷化氢反应。我们首先列举了可能在行星大气中被光谱检测到的含磷分子（P-分子），并收集了所有可用的光谱数据。气态P-分子是罕见的，与物种信息稀缺。很少有分子具有来自实验或理论的高精度光谱数据;相反，最好的可用数据来自RASCALL方法并使用官能团理论获得。在这里，我们提出了一个高通量的方法，利用既定的计算量子化学方法（CQC）产生的数据库的近似红外光谱的958 P-分子。这些数据对天文学和天体化学（重要的是识别分子分配中的潜在模糊性），改进RASCALL的基础数据，大数据光谱分析和未来的机器学习应用都很有意义。然而，这些数据可能不够准确，无法在实验室或天文学环境中对复杂气体混合物中的特定分子进行安全的实验检测。
2021-05-19 astro-ph.EP physics.chem-ph
UV Absorption by Silicate Cloud Precursors in Ultra-hot Jupiter WASP-178b
已经发现气溶胶在亚恒星大气中几乎无处不在。这些气溶胶在系外行星中开始形成的精确温度还没有被观测限制。理论模型和对柔和光谱特征的观测表明，硅酸盐云在至少950至2，100 K之间的系外行星中发挥着重要作用。然而，一些巨行星被认为足够热，可以完全避免冷凝。在这里，我们提出了一个超热木星，WASP-178 b（$\sim$ 2,450~K）的近紫外透射光谱，表现出显着的NUV吸收。这种短波吸收是在大气层高度方面观测到的系外行星中最大的光谱特征之一。贝叶斯检索表明，存在的气体难熔物质含有硅和镁，这是在较低温度下的凝结云的前体。特别是SiO以前从未在系外行星中被检测到，但WASP-178 b中SiO的存在与理论预期一致，因为它是高温下主要的含硅物质。这些观测结果使我们能够重新解释先前对HAT-P-41 b和WASP-121 b的观测结果，这些观测结果没有考虑SiO，表明硅酸盐云的形成始于平衡温度在1，950至2，450 K之间的系外行星。
2022-04-07 astro-ph.EP
Constraining the Bulk Composition of Disintegrating Exoplanets Using Combined Transmission Spectra from JWST and SPICA
解体行星是超短周期的系外行星，似乎有一个彗星般的尘埃尾巴。它们通常被解释为低质量行星，其固体表面正在蒸发，其尾部由再冷凝的矿物组成。因此，尘埃尾的透射光谱可以让我们直接探测行星的基本成分。以前的工作已经研究了使用JWST中红外仪器进行此类观测的可行性。在这项研究中，我们探讨是否可以获得一个强有力的约束尾部组合物，通过添加光谱在较长的波长使用SPICA中红外仪器。我们使用一个简单的模型的尘埃尾巴的空间分布，并产生其合成的透射光谱假设各种尘埃成分。我们发现，结合红外光谱从JWST和SPICA将使我们能够诊断的尘埃尾巴的各种成分。JWST将能够探测到硅酸盐和碳化物吸收特征，其特征噪声比为$\gtrsim$ 3，位于距离地球100 pc以内的解体行星的尾部透射光谱，其过境深度超过0.5%。SPICA可以区分行星的含铁和含镁结晶硅酸盐在$\lesssim$ 100 pc的过境深度为$\gtrsim$ 2%。用当前和未来的太空望远镜进行凌日搜索（例如，$TESS$和PLATO）将为这种光谱观测提供理想的目标。
2020-08-18 astro-ph.EP
On Signatures of Clouds in Exoplanetary Transit Spectra
系外行星大气的透射光谱已被用来推断云/雾的存在。这样的推断通常基于来自气体瑞利散射的光学偏差中的光谱斜率或红外中的低振幅光谱特征。我们调查了三个可观察到的指标，可以允许从透射光谱，即，光学斜率，该斜率的均匀性，并在红外冷凝功能的云属性的约束。我们使用模型传输光谱推导出这些指标，考虑到来自广泛范围的冷凝物物种、颗粒尺寸和尺度高度的Mie灭绝。首先，我们调查可能的退化云的属性之间的观测到的斜坡。例如，我们发现，具有非常陡峭的光学斜率的光谱表明大气中存在硫化物云（例如MnS、ZnS、Na $_2$ S）。其次，光学斜率的（非）均匀性提供了对云属性的附加约束，例如，MnS、ZnS、TiO $_2$和Fe $_2$ O $_3$具有显著不均匀的斜率。第三，红外光谱为云的性质提供了一个额外的强有力的探测器，其中SiO $_2$、Fe $_2$ O $_3$、Mg $_2$ SiO $_4$和MgSiO $_3$具有詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到的强红外特征。我们研究了八个热中子星的观测光谱，并讨论了它们的意义。特别是，这里考虑的单一或复合冷凝物物种不符合HD 189733b观察到的陡峭和不均匀的光学斜率。我们的工作突出了上述三个指标的重要性，调查云的性质在系外行星大气中使用高精度的传输光谱和详细的云模型。我们使我们的米氏散射数据的凝聚公开提供给社会。
2017-08-29 astro-ph.EP
A self-consistent cloud model for brown dwarfs and young giant exoplanets: comparison with photometric and spectroscopic observations
我们为褐矮星和年轻的巨型系外行星开发了一个简单的，物理的和自洽的云模型。我们比较了不同的云粒子大小的参数化，无论是固定粒子半径，或固定的混合效率（参数fsed）或估计粒子半径从简单的微观物理。云方案与简单的微观物理似乎是最好的parametrisation成功地再现观测到的光度和光谱的棕矮星和年轻的巨大的系外行星。特别是，它再现了L-T转换，由于硅酸盐和铁云在可见光/近红外光球下的凝结。它还再现了低重力物体观测到的红化现象，这是由于低重力时云的光学深度增加。此外，我们发现云的温室效应改变了化学平衡，增加了在高温下稳定的物种的丰度。这种效应应该大大有助于甲烷丰度在L-T过渡的强烈变化，并在年轻的系外行星上观察到的甲烷耗尽。最后，我们预测了一个连续的棕矮星和系外行星的存在，绝对J星等=15-18和J-K色=0-3，由于L-T转变与重力的演变。因此，这种自洽的模式提供了一个总体框架，以了解云的影响，似乎非常适合大气反演。
2017-11-30 astro-ph.EP
Quantifying the Impact of Spectral Coverage on the Retrieval of Molecular Abundances from Exoplanet Transmission Spectra
使用具有代表性的系外行星大气和辐射测量仪器模型的前向模型，我们已经生成了合成观测数据，以探索如何以及主要的C-和O-轴承化学物种（CO，CO2，CH 4和H2O），重要的是确定大气不透明度和辐射平衡，可以通过过境测量作为光谱波长覆盖范围的函数进行约束。这项工作的特点是模拟了一个概念性的过境光谱任务，并比较了两种情况下的仪器光谱覆盖范围（波长覆盖范围从0.5-2.5 $μ$ m和0.5-5 $μ$ m。模拟是在一个网格上进行的恒星星等的范围，并纳入了完整的检索大气模型参数。我们考虑了一系列的行星，从次海王星到热木星，包括低和高平均分子量的大气。我们发现，包括2.5-5 $μ$ m的波长范围提供了显着的改善，在检索的分子丰度的约束程度：高达~3个数量级的低平均分子量的气氛（$μ$ =2.3）和高达~6倍的高平均分子量的气氛（$μ$ =28）。这些减少的不确定性意味着可见光和中红外之间的广泛光谱覆盖范围是了解系外行星大气化学和组成的重要工具。这一分析表明，JWST/NIRSpec 0.6-5 $μ$ m棱镜光谱模式，或类似的波长覆盖与未来可能的任务，将是一个重要的资源，系外行星大气特征。
2017-08-15 astro-ph.EP
A compositional link between rocky exoplanets and their host stars
恒星和行星都是从周围的圆盘吸积物质形成的。因为它们是从相同的材料中生长出来的，理论预测它们的成分之间应该有某种关系。在这项研究中，我们寻找岩石系外行星和它们的宿主恒星之间的成分联系。我们从岩石系外行星的质量和半径估算出它们的铁质量分数，并将其与它们的宿主恒星的成分进行比较，我们假设这反映了原行星盘的成分。我们发现这两个量之间存在相关性（但不是1：1的关系），斜率>4，我们认为这是由于行星形成过程。超级地球和超级水星似乎是不同的群体，具有不同的组成，这意味着它们的形成过程存在差异。
2021-10-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
The influence of non-isotropic scattering of thermal radiation on spectra of brown dwarfs and hot exoplanets
本文采用二次叠加的辐射转移程序计算了近红外热发射光谱，其中包括云和霾的散射。初始温度廓线和云光学厚度取自漂移凤凰棕矮星模型。众所周知，与忽略云时相比，云粒子会改变光谱。云层减少了近红外光谱的通量，使其比晴空情况下更红。我们还确认，光谱计算中不包括散射可能会导致光谱在幅度和随波长的变化方面产生百分之几十的误差。这对于大于波长并且其中仅含有少量铁的粒子尤其明显。散射粒子将显示比吸收（例如铁）粒子更深的吸收特征，并且粒子大小也将影响计算的红外颜色。大颗粒也往往是强烈的前向散射，我们表明，在这种情况下，假设各向同性散射也会导致非常大的误差的频谱。因此，当大气中存在云时，在选择热平衡或光谱计算的辐射转移方法时必须小心。除了辐射转移方法的选择外，模型预测的粒子类型也会改变关于红外颜色和痕量气体丰度的结论。因此，当从系外行星或褐矮星的直接红外观测以及凌日系外行星的二次日食测量中推导温度分布或气体丰度时，了解云的散射特性至关重要，因为散射云会改变深度气体吸收特征等。因此，忽略云的存在可以产生与真实大气特性显著不同的检索特性。
2011-06-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Near-ultraviolet Transmission Spectroscopy of HD 209458b: Evidence of Ionized Iron Beyond the Planetary Roche Lobe
膨胀的热木星HD 209458 b是自系外行星特征描述开始以来研究得最好的天体之一。对这个系统在中红外和远紫外之间的透射观测揭示了行星低层大气中原子、分子和可能的气溶胶物种的特征，以及高层大气中逃逸的氢和金属。从HD 209458 b的近紫外（NUV）透射观测的再分析，我们检测到电离铁（Fe II）的吸收在100 A宽的范围内约2370 A，躺在超出行星洛希瓣。然而，我们没有检测到同样强的Fe II线的吸收，预计在2600 A左右。此外，我们没有发现中性镁（Mg I）、离子化镁（Mg II）或中性铁（Fe I）吸收的证据。这些结果避免了与Vidal-Madjar等人（2013）先前发现的理论模型的冲突，该模型检测到Mg I，但没有从同一数据集中检测到Mg II。我们的研究结果表明，流体动力学逃逸足够强大，可以携带像铁一样重的原子越过行星洛希瓣，即使是辐射比极端超热彗星（如WASP-12 b和KELT-9 b）少的行星。在HD 209458 b的上层大气中检测到铁而没有检测到镁，可以用一个模型来解释，在这个模型中，低层大气主要形成（因此，螯合）含镁的冷凝物，而不是铁冷凝物。这是目前的微物理模型所建议的。高层和低层大气之间不可分割的协同作用突出了结合探测两个区域的观测的价值。
2020-01-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
High temperature condensate clouds in super-hot Jupiter atmospheres
解读云的作用是我们理解系外行星大气的核心，因为它们对行星的温度和压力结构以及观测特性有直接影响。超热的类星体占据了类似于低质量M矮星的温度区域，在那里预计会有最小的云凝结。然而，对WASP-12 b（Teq ~ 2500 K）等系外行星的观测结果表明，其透射光谱表明大气层有云。我们重新研究了这些超热木星大气所占据的温度和压力空间，以探索最初的含Al和Ti冷凝物作为云物质的主要来源的作用。由于高温，大多数更常见的耐火材料不会耗尽到更深的层中，并且会保持在气相中。由于这些物质不会在较深的大气层中耗尽，这意味着这些云量相对较低的物质在高层大气中可能成为重要的吸收剂。我们提供的冷凝曲线的初始铝和钛轴承冷凝物，可用于提供定量估计的金属丰度对云质量的影响，作为行星与富含金属的主机可能会形成更不透明的云，因为更多的质量是可用于冷凝。金属含量的增加也将凝结点推到行星大气中更热、更深的层，进一步增加了云的密度。我们认为，富含金属的主机周围的行星更有可能有厚厚的耐火云，并讨论了WASP-12 b的观测光谱的含义。
2016-10-11 astro-ph.EP
Early Release Science of the exoplanet WASP-39b with JWST NIRSpec PRISM
系外行星的透射光谱学已经揭示了几十个系外行星大气中水蒸气、气溶胶和碱金属的特征。然而，哈勃和斯皮策太空望远镜相对狭窄的波长范围和光谱分辨率阻碍了这些先前的推论，这排除了对其他化学物质$-$的明确识别，特别是主要的含碳分子。在这里，我们报告一个宽波长0.5-5.5 $μ$ m大气传输光谱的WASP-39 b，1200 K，大致土星质量，太阳半径系外行星，测量与JWST NIRSpec的PRISM模式作为JWST过境系外行星社区早期发布科学团队计划的一部分。我们稳健地检测到高度显著性的多种化学物质，包括Na（19 $σ$）、H $_2$ O（33 $σ$）、CO $_2$（28 $σ$）和CO（7 $σ$）。CH $_4$的未探测性，加上CO $_2$的强特征，有利于具有超太阳大气金属丰度的大气模型。SO $_2$（2.7 $σ$）可以很好地解释4 $μ$ m处的一个意料之外的吸收特征，它可能是大气光化学的示踪物。这些观测表明JWST对系外行星成分和化学过程的丰富多样性非常敏感。
2022-11-18 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
What Does "Metallicity" Mean When Interpreting Spectra of Exoplanetary Atmospheres?
研究系外行星大气层的一个理想结果是为系外行星形成理论设定决定性的限制。天文学家经常用广义的术语来谈论“金属丰度”。在对整体金属丰度建模时，工作人员参考元素铁丰度（Fe/H）。相比之下，当大气层外天文学家谈到通过分析低分辨率哈勃和斯皮策分光光度法得出的“金属丰度”时，他们指的是氧（O/H），碳（C/H）和氮（N/H）的元素丰度：按重要性降序排列，由于哈勃宽视场照相机3号的光谱主要对水敏感，其次是氰化氢和氨，而斯皮策光度法对甲烷和一氧化碳敏感。通过检索水丰度，Kreidberg等人（2014），Wakeford等人（2017，2018），Arcangeli等人（2018）和Mansfield等人（2018）等工作人员已经发表了显示“金属度”与系外行星质量的数据。即使我们假设体元素和大气元素丰度相等，本研究报告背后的动机也是为了证明水丰度和O/H之间的转换并不简单。“太阳能金属丰度下的水”是一个依赖于温度和压力的陈述，因为没有一个单一的水体积混合比值对应于太阳能的O/H和C/H值。总的来说，水体积混合比和O/H之间的转换因子不是统一的，并且取决于温度、压力、O/H、C/H和C/O，即使没有引起不平衡化学（光化学和/或大气混合）。不平衡化学或缩合反应总是返回一个单位的转换因子，这一点尚未得到证实。因此，公平地说，从大气反演推断的“金属丰度”估计值取决于模型。
2018-07-16 astro-ph.EP
Silicate clouds and a circumplanetary disk in the YSES-1 exoplanet system
利用JWST中红外观测，研究首次在YSES-1 c大气中发现硅酸盐云，并在YSES-1 b周围探测到环行星盘的亚微米橄榄石尘埃发射。
2025-07-25 astro-ph.EP
Interplanetary Dust Ablation Seeds Silicate Clouds in Exoplanet Atmospheres
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Center for Planetary Systems Habitability, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀行星系统宜居性中心）；Institute for Geophysics, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学地球物理研究所）；Department of Earth and Planetary Sciences, Jackson School of Geosciences, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学杰克逊地球科学学院地球与行星科学系）
本研究通过微物理云模型Nimbus模拟，发现行星际尘埃粒子烧蚀可增加系外行星云粒子数密度并增强硅酸盐光谱特征，尤其对冷行星影响显著，并能解释WASP-107 b的观测现象。
2026-09-09 astro-ph.EP
Altered Cosmic Organics as Venus' Ultraviolet Absorbers
California State Polytechnic University, Pomona（加州州立理工大学波莫纳分校）；Blue Marble Space（蓝色大理石空间研究所）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；NASA Goddard Institute for Space Studies（美国宇航局戈达德太空研究所）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本研究提出金星紫外线吸收剂的统一起源，为经改变的彗星尘埃，由多环芳烃与含铁化合物按高度依赖途径构成，匹配其光谱，明确了相关组成与形成过程。
2026-08-13 astro-ph.EP
The Identification of CS2 and Evidence for Carbon-Sulfur Chemical Coupling in a Warm Giant Exoplanet Atmosphere
University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Schmidt Sciences（施密特科学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of California Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）
利用JWST观测WASP-80 b大气，发现CS₂等硫化物，并表明其与碳-硫化学耦合有关，为类地行星大气研究提供新证据。
2026-08-26 astro-ph.EP
FORS2 observes a multi-epoch transmission spectrum of the hot Saturn-mass exoplanet WASP-49b
内容：透射光谱学已被证明是研究系外行星大气的有用工具，并已导致检测到少量元素和分子（Na，K，H $_2$ O），但也揭示了许多行星显示出与不透明的高海拔薄雾或云的存在相一致的平坦透射光谱。目的：我们将这种技术应用于$M_P=0.38 M_{jup}$、$R_p=1.12 R_{jup}$、$P=2.78d$行星WASP-49 b，旨在表征其在0.73和1 $\mathrmμ$ m之间的透射光谱，并寻找K和H $_2$ O的特征。方法：用安装在欧洲南方天文台帕拉纳尔站VLT/UT 1望远镜上的FORS 2仪器观测了WASP-49 b的三次凌日。我们在MXU模式下使用FORS 2，棱镜GRIS_600z，在整个i'和z'波段同时产生多波长渡越光曲线。我们将这些数据与来自欧拉和TRAPPIST望远镜的独立宽带测光相结合，以获得对凌日形状的良好测量。强相关噪声结构中存在的FORS 2光变曲线，这是由于旋转平场结构，引入的线性大气色散校正器的透明度的不均匀性。我们占这些结构，通过构建共同的噪声模型，从残差的光变曲线轴承相同的噪声结构，并使用它们与简单的参数模型来推断的透射光谱。结果如下：我们提出了三个独立的WASP-49 b的透射光谱之间的0.73和1.02 $μm$，以及从FORS 2和宽带数据的综合分析的透射光谱之间的0.65和1.02 $μm$。从三个单独的时代得到的结果一致。WAS…
2016-01-05 astro-ph.EP
Stellar and Planetary Characterization of the Ross 128 Exoplanetary System from APOGEE Spectra
本文根据SDSS-APOGEE巡天的近红外（1.5- 1.7 \micron）高分辨率（$R$ $\sim$ 22，500）光谱，首次对M矮（M4.0）系外行星宿主恒星Ross 128进行了详细的化学丰度分析。我们测定了精确的大气参数$T_{\rm eff}$ =3231 $\pm$ 100 K，log $g$ =4.96 $\pm$ 0.11 dex和8种元素（C、O、Mg、Al、K、Ca、Ti和Fe）的化学丰度，发现Ross 128具有接近太阳的金属丰度（[Fe/H] = +0.03 $\pm$ 0.09 dex）。推导出的结果通过光谱合成（1-D LTE）采用MARCS和PHOENIX模型大气，恒星参数和化学丰度来自不同的采用模型没有显示出显着的偏移。罗斯128 b的质量半径模型表明，它位于纯岩石成分曲线之下，表明它含有岩石和铁的混合物，每种物质的相对含量由Fe/Mg的比例决定。如果罗斯128 b形成时的硅镁比低于太阳，并且假设行星的成分与主恒星的成分相匹配，那么它的核心尺寸可能比地球大。导出的行星参数-日射通量（S $_{\rm Earth}$ =1.79 $\pm$ 0.26）和平衡温度（$T_{\rm eq}$ =294 $\pm$ 10 K）-支持先前的发现，即罗斯128 b是一颗位于宜居带内缘的温带系外行星。
2018-06-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Patchy Forsterite Clouds in the Atmospheres of Two Highly Variable Exoplanet Analogs
我们提出了一对高度可变的大气反演分析，$\sim200~$万年老，早期T型行星质量系外行星类似物SIMP J 01365662 +0933473和2 MASS J21392676+0220226使用布鲁斯特检索框架。我们的分析，这使得档案$1-15~μ$ m光谱的使用，发现几乎相同的大气两个对象。对于这两个目标，我们发现，数据是最好的描述了一个补丁，高海拔镁橄榄石（Mg $_2$ SiO $_4$）云以上更深，光学厚铁（Fe）云。我们的模型很好地约束了云的属性，包括云的位置和云的粒子大小。我们发现，从我们的检索推断的斑片状镁橄榄石板云可能是负责所观察到的变化的光谱行为。我们检索到的云结构是一致的大气结构，以前推断光谱变化测量，但澄清这张照片显着。我们发现一致的C/O比支持它们的形成在同一分子云的船底近移动群的对象。最后，我们注意到一些差异的约束丰度的H $_2$ O和CO，这可能是由数据质量和/或天体物理过程，如极光活动和它们不同的旋转速率。在这项工作中提出的结果提供了一个有希望的预览的细节，我们将与JWST，这将产生更高质量的光谱在更宽的波长范围内表征太阳系外的大气。
2022-12-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
