Large Interferometer For Exoplanets (LIFE). X. Detectability of currently known exoplanets and synergies with future IR/O/UV reflected-starlight imaging missions
本研究计算了当前已知系外行星中可被中红外LIFE以热辐射探测、以及可被构想的HWO以反射星光观测的数量，验证了LIFE的探测能力及两类任务的大气表征协同潜力。
2023-08-18 astro-ph.EP astro-ph.IM
Molecular Detectability in Exoplanetary Emission Spectra
在最近发现的许多围绕遥远恒星运行的世界中，人们对它们的化学成分知之甚少。随着新的凌日光谱学和直接成像设备的出现，作为信噪比、光谱分辨能力和行星类型的函数的分子可探测性问题已变得至关重要。在本文中，我们研究了一系列行星类型的大气中的关键分子的可探测性，并报告了在固定的光谱分辨率和SNR下的最小可探测丰度。所考虑的行星类型-热类地行星、热超级地球、暖海王星、温带类地行星和温带超级地球-涵盖了今天或不久的将来的大部分系外行星。我们专注于关键的大气分子，如CH 4，CO，CO2，NH3，H2O，C2 H2，C2 H6，HCN，H2S和PH 3。我们使用两种方法来评估这些分子的可检测性：一个简单的测量的信号从连续的偏差，并通过使用的似然比测试在整个频谱（从1到16 $μm$）的检测的置信水平的估计。我们发现，对于大多数行星，在分辨率R=300（$λ< 5μm$）和R=30（$λ> 5μm$）时，信噪比为5就足以探测到丰度最高分子的最强光谱特征，而信噪比在10 ~ 20之间时，就可以探测到丰度为10^-6或更低的大多数分子，而且通常是在多个波长上。我们测试我们的结果的鲁棒性，通过探索参数，如垂直热剖面，平均分子量的大气和相对水丰度的敏感性。我们发现，我们的主要结论仍然有效，除了最极端的情况。我们的分析表明，在各种系外行星的情况下，大气中的关键分子的可探测性是在现实的范围内，即使在低信噪比和光谱…
2013-08-22 astro-ph.EP
The detectability of radio emission from exoplanets
就像我们太阳系中的磁化行星一样，磁化的系外行星应该会发出强烈的无线电波。无线电发射直接追踪行星磁场，无线电探测可以限制这些特征的物理参数。对已知系外行星群的预测无线电发射特性进行大规模比较研究，有助于确定哪些物理参数可能是产生明亮、可观测无线电发射的关键。自上次比较研究以来，已经发现了数千颗系外行星。我们报告的无线电通量密度和最大发射频率的当前人口的已知系外行星轨道前主序星和主序星与光谱型F-M的新估计。预测产生可观测到的无线电发射的系外行星是围绕年轻恒星运行的热彗星。这些系统的年轻预示着强大的恒星磁场和/或密集的风，这是产生明亮，可观测的无线电发射的关键。我们使用一个新的全天空圆偏振默奇森宽场阵列调查放置敏感的限制200 MHz的发射从系外行星，与$3σ$值范围从4.0 - 45.0毫焦耳。使用有针对性的巨型米波射电望远镜观测活动，我们还报告了一个$3σ$上限为4.5毫焦耳的无线电发射从V830头b，第一个热木星被发现绕前主序星。我们的极限是第一次被报道的低频无线电发射从这个来源。
2018-04-30 astro-ph.EP
Large Interferometer For Exoplanets (LIFE): XII. The Detectability of Capstone Biosignatures in the Mid-Infrared -- Sniffing Exoplanetary Laughing Gas and Methylated Halogens
本文利用 LIFE 任务概念和 LIFEsim 模拟器，研究在中红外波段探测系外行星大气中 N₂O、CH₃Cl 和 CH₃Br 等关键生物标志物所需的观测时间，并据此定义任务科学要求，证明多数场景下这些标志物可被探测。
2024-01-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Exoplanet Atmospheres: A Detectability Study
本研究通过结合petitCODE和petitRADTRANS模拟透射光谱，并利用JWST评估可观测性，探讨了系外行星大气中多环芳烃（PAHs）的可探测性，发现特定温度和C/O比下行星的最小可探测质量分数低至10$^{-7}$，为未来观测目标选择提供了指导。
2024-11-12 astro-ph.EP
The Detectability of Transit Depth Variations due to Exoplanetary Oblateness and Spin Precession
了解系外行星的扁率和扁率，将为了解其形成和内部结构提供线索。原则上，凌日行星的光变曲线承载着行星形状的信息，但先前的工作表明扁率引起的信号将非常难以检测。在这里，我们研究了由于行星自旋进动而产生的潜在的更大信号。最容易检测到的效应是光变曲线序列中的渡越深度变化（T $δ$ V）。对于像木星或土星这样的扁圆行星，凌日深度将经历1%量级的分数变化。最有希望的系统是那些轨道周期约为15- 30天的系统，这对于岁差周期来说足够短，可以小于约40年，但又足够长，可以避免由于潮汐摩擦而导致的自旋下降。T $δ$ V信号的可探测性将通过卫星（这将减少岁差周期）或行星环（这将增加振幅）来增强。开普勒任务应该会发现几颗行星，这些行星的岁差引起的T $δ$ V信号是可以探测到的。由于模拟简并，开普勒测光只能得到扁率的下限。简并度可以通过观察扁率引起的至少一个凌日光变曲线的不对称性来提升，或者通过对行星内部进行假设。
2010-05-10 astro-ph.EP
Detectability Simulations of a NIR Surface Biosignature on Proxima Centauri b with Future Space Observatories
本研究模拟未来空间望远镜LUVOIR系列及HWO对半人马座比邻星b上1μm吸收的近红外表面生物印记的可探测性，发现1-4%以上覆盖率即可探测，15pc内系外行星也有探测可能。
2024-09-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
There's more to life in reflected light: Simulating the detectability of a range of molecules for high-contrast, high-resolution observations of non-transiting terrestrial exoplanets
本文利用升级版ELT可探测性流程，模拟了非凌日类地系外行星大气中宜居性标志物、生物标志物及假阳性判别分子的可探测性，并表明ELT反射光观测有望在数小时内表征邻近类地行星大气、搜寻生命迹象。
2025-03-11 astro-ph.EP
Investigating the detectability of hydrocarbons in exoplanet atmospheres with JWST
我们调查了在使用JWST观测各种行星的大气时，各种碳氢化合物分子（例如乙炔（C $_2$ H $_2$）、乙烯（C $_2$ H $_4$）和甲烷（CH $_4$））的丰度。我们专注于基于小样本行星参数的大气模型：HD 189733 b，HD 209458 b，HD 97658 b和开普勒-30c。我们使用贝叶斯检索包ARCiS计算模型透射谱。我们使用PandExo软件包模拟观察到的光谱。我们随后对这些光谱进行了检索，以确定是否可以从这些模拟光谱中准确检索分子丰度。我们发现，一般来说，我们可以检测和检索的碳氢化合物物种的丰度，只要他们有一个VMR以上约1 × 10 $^{-7}$-1 × 10 $^{-6}$，至少对于较亮的目标。根据行星类型和使用的仪器，这些限制可能会根据其他强吸收剂的丰度而变化。我们还发现了一种碳氢化合物与另一种碳氢化合物混淆的情况;当两种仪器结合使用时，这种情况往往会得到改善。如果C $_2$ H $_2$、CH $_4$和C $_2$ H $_4$以足够高的丰度存在，并且选择了最佳仪器，则JWST均可检出。NIRSpec G395 M和MIRI LRS，或NIRCam F322 W2和MIRI LRS这两种仪器的组合，最适合在明亮的系外行星系统中观测这些物种，NIRSpec G395 M和MIRI LRS是HD 189733 b大气层的最佳选择。NIRSpe…
2022-02-02 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Detectability of Nightside City Lights on Exoplanets
旨在探测系外行星上生物特征的下一代任务也将能够对这些世界上的技术特征（技术生命的证据）施加限制。在这里，我使用拟议的LUVOIR和HabEx天文台的直接成像观测来估计附近恒星周围可居住的类地系外行星上夜边城市灯光的可探测性，假设这些灯光来自高压钠灯。我考虑了可探测性如何随着城市化比例而变化：从地球的0.05%的值，到一个ecumenopolis或全球城市的极限情况。虽然LUVOIR或HabEx无法侦测到类似的地球，但在$3\,σ$上，接近太阳的M矮星周围的行星会显示出可侦测到的城市灯光信号，使用300小时的观测时间，城市化水平为0.4%至3%，而在邻近类太阳恒星周围的行星上，城市灯光在城市化水平为$\gtrsim10\%$时是可以侦测到的。已知的行星Proxima b是LUVOIR A观测的一个特别引人注目的目标，它将能够在300小时内探测到12倍于地球的城市灯光，这是预计在22世纪中叶左右发生在地球上的城市化水平。一个全行星城市，或行星范围内的城市，可以被LUVOIR和HabEx探测到大约30到50颗附近的恒星，对这些系统的调查将把$1\,σ$上限的$\lesssim2\%$设置为$\lesssim4\%$，$3\,σ$上限的$\lesssim10\%$设置为$\lesssim15\%$，假设没有探测到太阳系附近的全行星。
2022-02-17 astro-ph.EP physics.pop-ph
The Detectability and Characterization of the TRAPPIST-1 Exoplanet Atmospheres with JWST
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）将首次提供机会以足够的精度来表征类地系外行星，以识别高平均分子量的大气，而TRAPPIST-1的七颗已知的过境地球大小的行星是特别有利的目标。为了帮助社区准备JWST，我们使用TRAPPIST-1系外行星的合理海洋损失和可居住环境的模拟，并测试所有明亮物体时间序列光谱模式和所有MIRI测光过滤器的模拟，以确定使用传输和发射观测进行大气检测和表征的最佳观测策略。我们发现，透射光谱与NIRSpec棱镜是最佳的检测地球，含二氧化碳的大气，可能在不到10个过境的所有七个TRAPPIST-1行星，如果他们缺乏高海拔气溶胶。如果TRAPPIST-1行星拥有类似金星的H2SO 4气溶胶，则可能需要多达12倍的凌日才能探测到大气层。我们提出了最佳的仪器和观测模式，在一个给定的陆地大气中的单个分子物种的检测和观测策略，用于区分进化状态。我们发现，水可能是令人望而却步的难以检测金星和可居住的大气层，由于其存在于大气中的传输光谱较低的敏感性。虽然生物O2和O3的存在将是非常具有挑战性的检测，从过去的海洋损失非生物产生的氧气可能是可检测的所有七个TRAPPIST-1行星通过O2-O2碰撞引起的吸收在1.06和1.27微米，或通过近红外O3功能的外部三个行星。我们的研究结果构成了一套假设的性质和可探测性的高度进化的陆地系外行星的大气，可以测试与JWST。
2019-05-17 astro-ph.EP
Predictions of the Nancy Grace Roman Space Telescope Galactic Exoplanet Survey. III. Detectability of Giant Exomoons of Wide Separation Giant Planets
本研究模拟罗曼太空望远镜微透镜事件，评估其对宽分离巨行星周围系外卫星的探测能力，发现预期探测数极少，但可通过调整巡天策略提高探测率。
2025-09-03 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
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
Hydrolyzed Hazes on Water-rich Exoplanets: Optical Constants and Detectability
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Space Telescope Science Institute（空间望远镜科学研究所）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
研究水丰盈系外行星大气中尘埃的水解过程及其对光谱观测的影响，通过实验测定光学常数，揭示水解尘埃对大气特征的显著影响。
2026-04-08 astro-ph.EP
Detectability of Surface Biosignatures for Directly-Imaged Rocky Exoplanets
本研究利用HWO仪器噪声模型与一维辐射传输模型，评估了直接成像岩石系外行星表面生物特征的可探测性，发现特定条件下可在千小时内探测到色素与红边，并强调需防范假阳性干扰。
2024-04-24 astro-ph.EP
The Direct Detectability of Giant Exoplanets in the Optical
受WFIRST/AFTA计划中日冕探测器的可能性的启发，我们探讨了太阳系外巨行星（EGPs）在光学上的直接探测能力。我们量化的行星的可探测性的轨道，它是在一个可观测的配置（$f_\mathrm{obs}$）的分数。使用一套Monte Carlo实验，我们研究的依赖$f_\mathrm{obs}$的内部工作角（IWA）和最小可实现的对比度（$C_\mathrm{min}$）的直接成像天文台;行星的相位函数，几何散射，单散射，半径，距离地球;和EGP的半长轴分布。我们计算相函数为一个给定的几何或单散射的散射，假设各种散射机制。我们发现，朗伯相位函数可以预测显着更大的$f_\mathrm{obs}$的相对于更现实的瑞利相位函数。对于WFIRST/AFTA的基线能力（$C_\mathrm{min}\sim10^{-9}$、$\mathrm{IWA}\sim0.2''$）进行的观测，在距离地球10、30和50秒差距内绕恒星运行的类木星行星的体积平均可观测性分数分别为${\sim}$ 12%、3%和0.5%。在10秒差距时，这样的观测产生了半长轴在${\sim}2 - 10$ AU范围内的低到中等偏心率行星的$f_\mathrm{obs}>1\%$。如果为$C_\mathrm{min}=10^{-10}$，则此范围扩展到${\sim}35$ AU。我们发现，在所有，但最乐观的配置，在盲搜索中检…
2015-07-09 astro-ph.EP
Detectability of satellites around directly imaged exoplanets and brown dwarfs
星下伴星周围的超新星是一种具有各种不同形成历史的异质天体。聚焦于系外行星和褐矮星周围的潜在可探测卫星，我们可能会发现属于两个主要群体的物体：类似于泰坦或伽利略卫星的行星状卫星-可能在核心吸积范围内形成;以及类似双星的物体，在不同的情况下形成，例如磁盘不稳定性。这些潜在卫星的性质将彼此非常不同。此外，我们期望它们的表征将提供有关系统历史的有见地的信息。这对于通过直接成像（DI）发现的起源不明的行星/棕矮星尤为重要。在本文中，我们回顾了不同的技术，适用于DI行星/棕矮星，可以用来发现这样的卫星。这是通过模拟系外行星$β$ Pic b周围的卫星群来实现的，这是一个测试案例。对于每颗模拟卫星，检索了DI、径向速度、过境和天体测量信号相对于行星的幅度，并与当前和未来仪器的探测极限进行了比较。此外，我们还编制了一份通过DI发现的38颗亚恒星伴星的清单，以初步估计用不同的技术从上述两个种群中发现卫星的概率。这种简化的方法表明，探测到类行星卫星，虽然不是严格不可能的，但非常不可能。另一方面，对类双星的探测在现有仪器的能力范围内。
2022-07-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Radial-velocity variations due to meridional flows in the Sun and solar-type stars: impact on exoplanet detectability
由于不同空间尺度的磁活动和流动，恒星的变化强烈影响径向速度。这种变化被看作是振荡，粒化，超粒化，和对流。后一个过程的影响知之甚少，但可能会影响系外行星的探测能力。我们的目标是量化它的振幅时，整合在光盘和其时间的变化，首先是太阳，看到不同的倾角，然后为其他太阳型恒星。我们利用太阳纬向纬向环流的长时间序列来重建其综合贡献。然后，我们使用HD模拟中的标度律，将子午线流变率的振幅与恒星质量和旋转速率联系起来，以估计其他太阳型恒星预期的典型振幅。我们发现典型的均方根的顺序为0.5-0.7米/秒（边缘上）和1.2-1.7米/秒（极上）的太阳，与一个最小的抖动为45-55度的倾角。这与其他恒星活动的贡献相比是显著的，并且比地球的径向速度信号大得多。变异性与活动周期密切相关。扩展到其他太阳型恒星表明，由于纬向流的变化是由这些恒星的周期的振幅。有时候，对流蓝移抑制信号中的对流流贡献占很高的比例，特别是对于安静的低质量恒星。我们的研究表明，这些日冕流对于系外行星的探测可能是至关重要的。低倾角比边缘上配置更受影响，但后者仍然表现出显著的可变性。经向流也降低径向速度之间的相关性，由于对流蓝移抑制和色球活动指标。这将使得对没有多细胞模式的恒星进行信号校正具有挑战性。
2020-04-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Catalogue of exoplanets accessible in reflected starlight to the Nancy Grace Roman Space Telescope. A population study and prospects for phase-curve measurements
反射星光测量将为直接成像的系外行星的表征开辟一条新的道路。然而，我们仍然缺乏对适用于这种技术的已知靶点的人群研究。在这里，我们调查的约4300个系外行星的日期确认是访问罗马太空望远镜的日冕（CGI）在反射星光在参考波长$λ$ =575，730和825 nm。我们进行了人口研究，也解决了相位曲线测量的前景。我们使用NASA系外行星档案作为行星和恒星属性的参考，并通过应用统计参数探索其不确定性对系外行星可探测性的影响。我们根据仪器的内外工作角及其最小行星-恒星距离（IWA，OWA，$C_{min}$）来定义行星。对于这些技术规格，我们采用了三种合理的配置，分别标记为悲观、中间和乐观。我们对每颗系外行星的关键输出是它被罗马人接近的概率（$P_{access}$），可观测相位角的范围，平衡温度的演变，每个轨道可接近的天数及其过境概率。在乐观的情况下，我们发现了26个罗马人可以接近的系外行星，其$P_{access}$ >25%，其宿主恒星的亮度超过$V$ =7等。这个种群偏向于比木星质量更大的行星，但也包括超级地球τ Cet e和f，它们的轨道靠近恒星的宜居带。共有13颗行星是多行星系统的一部分，其中3颗有已知的凌日伴星，为同时表征提供了机会。中间和悲观的情况分别产生10个和3个罗马人可访问的系外行星。我们发现，倾斜估计（如天体测量）是改善可探测性前景的关键。
2021-04-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Detectability of Life Using Oxygen on Pelagic Planets and Water Worlds
在系外行星上寻找生命是我们这个时代的重大科学挑战之一。迄今为止的战略是寻找（例如，通过像开普勒这样的凌日调查）在其恒星宜居带中的类地系外行星，然后使用透射光谱来测量行星大气中的生物特征气体，特别是氧气（例如，詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）这样的行星已经比JWST观测到的要多，像凌日系外行星调查卫星和其他任务将会发现更多。需要更好地了解与生物特征气体有关的地球化学循环，以便确定代价高昂的后续观测目标的优先次序，并帮助设计未来的飞行任务。我们定义了一个可探测性指数，以量化生物特征气体可以被分配为生物与非生物来源的可能性。我们应用这个指数的情况下，氧气，O2，类地行星上的水含量不同。我们证明，在类地系外行星上，水的重量百分比为0.2%（即，没有暴露的大陆）生物必需磷的减少的通量将光合作用产生的大气O2的输出限制到与通过水的光解加上氢逃逸的地球物理产生不可区分的水平。较高的水含量> 1wt%，导致高压冰盖进一步减缓磷循环。巧合的是，允许使用O2作为生物特征的最大含水量0.2wt%与基于质量和半径的无水一致。因此，O2生物特征的实用性可能需要直接检测行星上的水和陆地。
2020-04-07 astro-ph.EP
Pale Orange Dots: The Impact of Organic Haze on the Habitability and Detectability of Earthlike Exoplanets
烟雾在已知行星的大气中很常见，地球化学证据表明，早期地球偶尔会支持有机烟雾，并对环境和光谱产生重大影响。母星的紫外光谱通过甲烷光化学驱动有机烟雾的形成。我们使用一个一维光化学气候模型来研究太古代地球上分形有机霾的产生，这些地球类似于几种恒星类型的可居住区：现代和早期太阳，AD Leo（M3.5V），GJ 876（M4 V），$ε$ Eridani（K2 V）和$σ$ Bootis（F2 V）。对于类太古代的大气层，行星轨道上的恒星具有最高的紫外线通量不会形成烟雾，因为形成了光化学氧自由基，破坏了烟雾的前体。有机烟雾通过紫外线屏蔽和表面冷却影响行星的可居住性，但这种冷却在M矮星周围最小化，其能量以有机烟雾相对透明的波长发射。我们生成光谱以测试雾度的可检测性。詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到的GJ 876行星的10次凌日中，与无霾行星相比，霾使波长为$<$ 2.5 $μ$ m 2-10 $σ$的气体吸收特征变浅，甲烷和二氧化碳在$>$ 5 $σ$可以检测到。雾度吸收特征可以在接近6.3 $μ$ m的5 $σ$处检测到，但是需要更高的信噪比来区分雾度与相邻的吸收体。如果使用日冕仪10米级紫外-可见-近红外望远镜在10秒差距处对行星进行直接成像，那么在$>$ 12 $σ$上将在200小时内强烈探测到紫外-蓝色烟雾吸收特征。
2017-02-09 astro-ph.EP
Exoplanetary radio emission predictions and detectability in the SKA era
Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)（伊朗基础科学研究所）；Iranian National Observatory (INO)（伊朗国家天文台）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Aalto University（阿尔托大学）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）
本研究结合射电波特定律与机器学习，基于1330颗系外行星数据集预测射电辐射，筛选出64颗SKA可探测的行星，并指出射电猝灭效应对目标选择的重要性。
2026-11-09 astro-ph.EP
Simulating RISTRETTO: Proxima b detectability in reflected light
本文通过端到端模拟，证明RISTRETTO仪器可在约55小时观测内探测到Proxima b的反射光，并表征其轨道倾角、真实质量与反照率，约85小时可探测O₂和H₂O分子吸收。
2025-09-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
Activity time series of old stars from late F to early K. V. Effect on exoplanet detectability with high-precision astrometry
恒星活动强烈地影响并可能阻碍径向速度技术在太阳型恒星的宜居带中探测地球质量的行星。天体测量学原则上对恒星活动不太敏感，因为情况比较有利：与径向速度相比，恒星天体测量学信号预计比行星天体测量学信号要微弱。我们量化的恒星活动的影响，高精度天体测量时，地球质量的行星在宜居带周围的老主序星太阳型恒星搜索。我们使用了一个非常大的磁活动合成时间序列的恒星天体测量信号的属性。然后，我们研究了基于不同方法的系外行星的可探测性：首先基于来自合成时间序列的假阳性的理论水平，然后对旧的主序星F6-K4进行盲测。信号的振幅可以高达太阳值的几倍，这取决于对活动水平、光谱类型和斑点对比度所做的假设。然而，1 MEarth行星的探测率非常好，在F6-K4范围内的恒星的宜居带中，10 pc的假阳性率极低。标准的假警报概率，使用经典的时间序列的自举强烈高估了假阳性的水平。这影响了检测率。我们的结论是，如果技术挑战可以克服，并达到非常高的精度，天体测量是更适合探测地球质量的行星在附近的太阳型恒星周围的宜居带比径向速度，和探测率高得多的行星质量范围和时期时，天体测量技术的使用比径向速度技术。
2020-11-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Finding Mountains with Molehills: The Detectability of Exotopography
山脉、火山、海沟和陨石坑在整个太阳系的岩石体上很常见，我们可能对岩石系外行星也有同样的期望。随着越来越大的望远镜正在设计中，越来越多的人不仅需要探测行星，而且还需要描述它们的特征，现在是时候考虑在未来几十年内是否有任何远程探测系外行星地形的前景了。为了测试这一点，我们设计了一种新颖而简单的方法来检测和量化使用过境光变曲线的系外行星表面的地形特征。如果一颗行星在经过母星时旋转，它不断变化的轮廓会产生一个随时间变化的过境深度，这可以被观察到为光度散射的明显和异常增加。使用海拔数据的几个岩石体在我们的太阳系，我们量化每个世界的表面综合救济与“颠簸”的因素，并计算相应的光度散射预期在过境。在这里，我们描述了在理想的情况下，火星过境附近的白矮星恒星的地形探测所必需的各种观测。如果这样的系统有10%的保守发生率，我们估计即将到来的Colossus或OWL望远镜将能够在<20小时的观测时间内探测地形，这相当于约400次凌日，持续时间为2分钟，轨道周期约为10小时。
2018-01-17 astro-ph.EP
A population study of gaseous exoplanets
本文分析了30颗太阳系外气态行星，它们的温度在600 K到2400 K之间，半径在0.35 $R_\mathrm{Jup}$到1.9之间。HST/WFC 3空间扫描数据的质量与我们的专业分析工具相结合，使我们能够研究迄今为止最大和最自洽的系外行星透射光谱样本，并研究温暖和炎热的气态行星的集体行为，而不是孤立的案例研究。我们定义了一个新的指标，大气可探测性指数（ADI），以评估大气探测的统计意义，并在30个分析的行星中找到16个行星周围的统计意义上的大气。对于我们样本中的大多数行星，我们发现它们大气层的可探测性取决于行星半径，而不是行星质量。这表明行星引力在气态行星大气状态下起着次要作用。我们在所有统计上可探测到的大气中探测到水蒸气的存在，我们不能排除它在其他大气中的存在。此外，TiO和/或VO特征在WASP-76 b中以4 $σ$置信度被检测到，并且它们最有可能存在于WASP-121 b中。对于大多数目标，我们发现预期的信噪比和大气可探测性之间没有相关性。这对今后的大规模调查具有重要意义。
2018-03-17 astro-ph.EP
Bayesian Analysis for Remote Biosignature Identification on exoEarths (BARBIE) \RNum{3}: Introducing the KEN
本文通过新生成的几何反照率光谱网格，研究未来天基成像任务对类地系外行星大气中CH4和H2O的可探测性，发现CH4可探测性与H2O丰度负相关，提出可见光/近红外表征应联合考虑两种分子丰度。
2024-11-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
Activity time series of old stars from late F to early K VI. Exoplanet mass characterisation and detectability in radial velocity
该研究通过真实恒星活动合成时间序列盲测评估RV探测与质量表征，发现G2恒星宜居带1 M_Earth无法达到PLATO要求的10%质量精度，现有活动指标校正方法存在低探测率和高误报。
2023-06-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Examining the detectability of ringing on highly eccentric exoplanets
本研究利用 expeRT/MITgcm 模型分析五颗高离心率系外行星的振铃现象，发现 HD 80606 b 具有四个可供 JWST 探测的振铃峰值，建议将其作为优先观测目标以严格约束行星自转周期。
2024-03-26 astro-ph.EP
Detectability of shape deformation in short-period exoplanets
短周期行星遭受来自其母星的极端潮汐力，导致它们变形并获得非球形形状。行星的形状，在这里建模为三轴椭球，可以有一个观察到的过境光变曲线和行星参数的影响。我们研究了短周期行星的潮汐形变的可探测性，从它们的凌日光变曲线和所需的仪器精度。我们将展示如何从光变曲线的变形检测，使我们能够获得第二流体爱数的观测估计，这提供了宝贵的洞察力，对行星的内部结构。我们采用了一个模型来计算行星在外力作用下的形状，并用这个模型来修正ellc凌日工具。我们的模型由Love数参数化，因此对于给定的光变曲线，我们可以导出与观测值最匹配的Love数的值。我们模拟了预期高度变形的WASP-103 b和WASP-121 b的已知情况。我们的分析表明，仪器精度$\leq$ 50 ppm/min是需要可靠地估计勒夫数和检测潮汐形变。对于WASP-103 b，使用HST在约40次凌日中可以实现这种精度，使用即将到来的CHEOPS在约300次凌日中可以实现这种精度。然而，对于在TESS和PLATO调查任务中可能在明亮恒星周围发现的短周期行星，需要的凌日次数较少。PLATO和JWST的前所未有的精度可以允许通过一次凌日来检测变形。然而，必须充分考虑仪器和天体物理噪声的影响，因为它们可以增加达到50 ppm/min检测限所需的凌日次数。我们还表明，不正确的建模的临边变暗可以采取行动，以埋葬信号有关的行星的形状，从而导致我们推断一个…
2018-12-11 astro-ph.EP
Forecasting the detectability of known radial velocity planets with the upcoming CHEOPS mission
描述系外行星卫星（CHEOPS）任务计划于明年发射，其主要目标是寻找已知RV行星的凌日，特别是那些绕明亮恒星运行的行星。由于径向速度法只对行星质量敏感，因此每个RV行星的半径、凌日深度和凌日信噪比都是先验未知的。使用经验校准的概率质量-半径关系，预报员（Chen & Kipping 2017 a），我们通过预测这三个关键项的均匀可信区间的目录来解决这个问题，这些关键项通过径向速度发现了468颗行星。其中，我们发现，绝大多数应该是检测与CHEOPS，包括地球上的机构，如果他们有正确的几何排列。特别是，我们预测有22个迷你海王星和82个海王星大小的行星将适合探测，其中超过80%的行星将具有V < 10的视星等，使它们非常适合后续的表征工作。我们的工作旨在协助CHEOPS团队安排工作，并强调即将到来的系外行星任务的可量化，统计上可靠的估计的巨大价值。
2018-01-17 astro-ph.EP
Stellar activity as noise in exoplanet detection I. Methods and application to solar-like stars and activity cycles
由于宿主恒星的内在变化，使用任何方法探测系外行星都容易引起混淆。利用径向速度法研究了冷星斑对类太阳恒星系外行星可探测性的影响。为了研究这种活动引起的“抖动”，我们计算合成光谱使用辐射转移，已知的恒星原子和分子线，不同的表面斑点配置，并添加行星信号。在这里，这些方法被详细描述，测试和比较以前发表的研究。这些方法也被应用于研究类太阳老恒星和年轻恒星的活动抖动，以及类太阳活动周期的变化。我们发现，从模拟太阳活动的光斑表面获得的平均全抖动幅度在周期期间大约在1 m/s和9 m/s之间变化。在现实的观测频率下，可以可靠地恢复一年轨道上的海王星质量行星。另一方面，在类似的轨道上回收地球质量的行星是不可行的，意义重大。在这项研究中开发的方法有很大的潜力做行星探测的统计研究，也为调查恒星活动恢复行星参数的影响。
2015-01-05 astro-ph.EP
Earth as an Exoplanet: Investigating the effects of cloud variability on the direct-imaging of atmospheres
本文以地球为系外行星，利用MERRA 2实时云数据研究云层变化对光谱和O2、O3、H2O等生物标志物可探测性的影响，并指出云量变化会干扰基线大气反演，为HWO等未来直接成像任务提供参考。
2025-03-12 astro-ph.EP
Scattered light may reveal the existence of ringed exoplanets
围绕着巨大系外行星的行星环（以下简称“行星环”）仍然是大量已发现行星中缺失的行星现象。尽管存在大量的方法来识别和描述这些驱逐，但迄今为止没有一种方法是成功的。这些努力大多集中在围绕凌日系外行星的环产生的光度特征上;因此，对于非凌日环行星可能引起的可检测特征几乎没有兴趣，因为它们的大气层和（假设的）环系统相当大的表面都有过量的散射星光。这种由驱邪产生的额外散射将发生在这里定义为恒星光变曲线的“夏至”的轨道位置。在这封信中，我们开发了一个一阶模型来估计非过境exorings的光度特征，并预测其可探测性，使用现在和未来的设施。我们还展示了如何，除了发现本身，我们的模型可以用来约束行星环系统的轨道和物理参数。
2020-04-29 astro-ph.EP astro-ph.IM
Detecting Exomoons Via Doppler Monitoring of Directly Imaged Exoplanets
最近，Teachey，Kipping和Schmitt（2018）报告了在开普勒领域的一颗巨行星周围探测到一颗候选系外卫星，暂时命名为Kepler-1625 b I。这颗候选系外卫星的大小和质量与海王星相当，比我们太阳系中的任何一颗卫星都要大得多，如果得到证实，它将成为新一类巨型卫星或双行星中的第一颗。受开普勒-1625b行星和卫星系统中大质量比的启发，我们通过多普勒光谱研究了直接成像的系外行星周围类似大质量系外卫星的可探测性。开普勒-1625b周围的候选卫星将在其母行星上产生约200米/秒的径向速度信号，足够大，可以用当前或下一代仪器检测到直接成像的行星周围的类似卫星。除了寻找系外卫星，对直接成像的行星进行径向速度测量可以揭示行星自转轴的方向，从而有可能识别天王星类似物。
2018-09-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
Detectability of quasi-circular co-orbital planets. Application to the radial velocity technique
在太阳系中存在着几个共轨结构的天体。然而，共轨系外行星尚未被发现。这种缺乏可能是由于共轨行星和其他轨道配置引起的信号之间的简并。在这里，我们确定了准圆共轨行星的可探测性的标准，并开发了一种解调方法，从观测数据中提取出它们的签名。我们表明，确定一对共轨行星所需的精度只取决于天平动振幅和行星的质量比。我们应用我们的方法合成径向速度数据，并表明，蝌蚪轨道，我们能够确定系统的视线倾斜。我们的方法也适用于通过过境和天体测量技术检测到的行星。
2016-03-25 astro-ph.EP
The Detectability of CH$_4$/CO$_2$/CO and N$_2$O Biosignatures through Reflection Spectroscopy of Terrestrial Exoplanets
本文利用ExoReL$^\Re$模拟太古代和元古代类地行星的反射光谱反演，评估CH$_4$、CO$_2$、CO和N$_2$O的可检测性，为未来宜居世界观测站的设计提供依据。
2024-10-18 astro-ph.EP
The MgI line: a new probe of the atmospheres of evaporating exoplanets
对HD209458b的紫外线凌日观测揭示了中性镁逃离行星高层大气的特征。在MgI谱线中检测到的吸收提供了关于大气吹离发生的高度处的物理条件的前所未有的信息。在这里，我们使用一个三维模型的大气逃逸，估计过境吸收签名的MgI线的宿主恒星。这些特征的可探测性取决于恒星的亮度和中性镁的逃逸率。我们确定了一个样本的潜在蒸发的系外行星，涵盖了广泛的恒星和行星的属性，其扩展的外球面可能会被检测到通过镁碘线观测与目前的紫外线设施，允许进一步的步骤比较系外行星学。
2014-11-03 astro-ph.EP
Microlensed Radio Emission from Exoplanets
本文研究系外行星（尤其热木星）射电辐射经引力微透镜放大后的可探测性，发现轨道周期短导致放大曲线呈波动特征，有助于直接探测，并估算了LOFAR和SKA1下的预期事件率。
2020-05-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
There's more to life than O$_2$: Simulating the detectability of a range of molecules for ground-based high-resolution spectroscopy of transiting terrestrial exoplanets
本文模拟 ELT 高分辨率凌日透射光谱，评估多种 M 型矮星类地大气中 O$_2$ 及相关分子的可探测性，发现 CH$_4$ 与 CO$_2$ 最易探测。
2023-04-21 astro-ph.EP
Activity time series of old stars from late F to early K. II. Radial velocity jitter and exoplanet detectability
恒星活动对RV的影响似乎是在光谱类型和活动水平类似于太阳的恒星的宜居带中探测地球质量行星的限制因素。关键是要估计这个结论是否适用于其他恒星与目前的校正方法。我们建立了现实的时间序列在RV和色球发射老主序星F6-K4。恒星参数是光谱类型，活动水平，旋转周期，周期和振幅，纬度覆盖范围，和斑点的时间，我们选择的范围是与我们目前的知识相适应的。这个非常大的合成时间序列集使我们能够研究参数对RV抖动的影响，以及在数据集的第一次分析中对RV的不同贡献如何受到影响。RV抖动用于为每个时间序列和不同的时间采样提供一阶检测限。我们发现，在纬度的活动模式和周期振幅的覆盖范围有很强的影响RV抖动，具有恒星倾角。B-V和LogR'HK的RV抖动趋势与观测结果相似，但对于非常安静的恒星，活动不可能导致RV抖动大于2-3 m/s：因此，观测到的抖动可能是由于其他原因。我们表明，RV抖动的基础上，是与每个时间序列，并使用一个简单的标准，一个地球质量和一至两年的周期的行星可能无法检测到与目前的分析技术，除了在我们的样本中的低质量的恒星，但许多观测将是必需的。倾斜的影响是至关重要的。这些结果对于今后RV跟踪此类行星的过境探测非常重要。必须对分析技术和/或观察策略进行重大改进，以达到如此低的检测限。
2019-09-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Feasibility Studies for the Detection of $O_2$ in an Earth-like Exoplanet
我们提出了模拟的结果，$O_2$在大气中的地球双胞胎周围的低质量恒星使用高分辨率透射光谱的探测能力。我们探索这种探测能力与即将到来的三个极大望远镜（ELT），即GMT，TMT和E-ELT，和高分辨率光谱仪，假设这些仪器将在所有ELT。通过这些模拟，我们扩展了以前的研究，考虑到大气折射的传输光谱的外地球和观测的白噪声和红噪声的贡献。我们的研究表明，在M矮星周围的地球孪星的大气中检测$O_2$所需的凌日次数远远高于Snellen等人（2013）估计的凌日次数。此外，我们的模拟表明，当占典型的噪声水平与观测在光学和近红外，$O_2$ A波段在760 nm是更有利的检测系外行星的信号比$O_2$波段在1268 nm的所有光谱型，除了M9 V。我们的结论是，除非出现不可预测的仪器限制，实施预狭缝光学，如图像切片器似乎是关键，显着提高产量的这个特定的科学案例。然而，即使在最乐观的情况下，我们也可以得出结论，只有当地球围绕一颗明亮的近距离（d $\le$ 8 pc）M矮星运行，且其光谱型晚于M3时，才能用ELT在双地球的大气中探测到$O_2$。
2013-12-05 astro-ph.EP
Generation of an optimal target list for the Exoplanet Characterisation Observatory (EChO)
欧洲航天局在M3选择过程中对系外行星特征观测站作为一项空间飞行任务概念进行了研究。通过直接测量数百颗系外行星的大气化学成分，EChO将解决一些基本问题，例如：系外行星是由什么组成的？行星是如何形成和演化的？系外行星多样性的起源是什么？更具体地说，EChO是一个专门的凌日和日食光谱调查任务，能够在其四到六年的任务寿命内观测大量、多样和明确的行星样本。在本文中，我们使用端到端的仪器模拟器EChOSim模拟目前发现的目标，以衡量哪些目标是可观察的，并评估每个观察层和时间可获得的EChO性能。我们表明，ECHO将能够观察到超过170个相对论不同的行星，如果它是今天发射的，和财富的最佳目标ECHO预计将在未来10年内发现的空间和地面设施简直是压倒性的。此外，我们建立在以前的分子检测能力的研究，以显示什么样的分子和丰度将被ECHO检测到的选择与各种分子组成和丰度的真正的目标。EChO对系外行星科学的独特贡献将是确定数百颗系外行星在不同质量/温度状态下的主要成分，这意味着我们将不再关注个别情况，而是关注种群。如果我们真的想了解各种环境下行星形成和演化的过程，这种普遍的观点是至关重要的。在本文中，我们提出了一个选择的关键结果。全部结果可在网上查阅（http：//www.ucl.ac.uk/exoplanets/echotargetlist/）。
2015-01-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
The effects of granulation and supergranulation on Earth-mass planet detectability in the habitable zone around F6-K4 stars
太阳系外行星的可探测性及其径向速度投影质量的确定受到恒星磁活动和光球动力学的影响。粒化效应，甚至超粒化效应，在太阳系中已经被证明是显著的。我们的研究旨在量化这些流量对其他明星的影响，并估计这些贡献如何影响他们的表现。我们分析了一系列广泛的扩展合成时间序列，模拟这些过程的光谱类型从F6到K4的主序星，专注于地球质量的行星轨道内的宜居带围绕这些恒星。我们估计了预期的检出率和检出限，并进行了盲测。我们发现，这些恒星的颗粒和超颗粒显着影响行星质量的径向速度特征时，执行后续的过境检测，不确定性有时低于20%的1 MEarth，但更大的超颗粒。对于颗粒和低水平的超颗粒，K星和晚G星的探测率是好的（如果点的数量很大），但对更大质量的恒星的探测率很差。最高水平的超颗粒化导致非常差的性能，即使是K星;这是由于低检测率和高水平的误报，即使是在十年以上非常密集的时间采样。根据标准假警报概率估计的假阳性水平有时会显著高估或低估真实水平，这取决于点的数量。我们的结论是，颗粒和超颗粒显着影响性能的系外行星探测能力。未来的工作将集中在以下几个方面的改进：减少误报的数量，提高检测率，并改善从观察的虚警概率估计。
2020-08-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
CHEOPS performance for exomoons: The detectability of exomoons by using optimal decision algorithm
人们已经进行了许多尝试来探测凌日系外行星周围的系外卫星，但第一个确认的发现仍有待确定。迄今为止所积累的经验使我们能够更好地优化未来的空间望远镜，以应对这一挑战，已经在开发阶段。在本文中，我们专注于即将推出的CHARATERISING ExOPlanet卫星（CHEOPS），描述了一个优化的决策算法，一步一步的评估，并计算所需的过境数量为exomoon检测各种行星，月球配置，可以观察到的CHEOPS。我们探索最有效的方法，这样的观察，最大限度地减少了观察时间的成本。我们的研究基于模拟CHEOPS数据中的PTV观测（光心凌日时间变化，Szabó等人2006），但配方不取决于实际检测方法，并且可以用例如光动力学方法来替代以用于以后的应用。使用当前最先进的CHEOPS数据模拟，我们分析了不同恒星行星月球配置的过境观测集，并进行了自助分析，以确定其检测统计数据。我们已经发现，探测极限是围绕地球大小的月球。在有利的空间配置的情况下，至少有这么大的卫星和至少海王星大小的行星的系统，80%的检测机会平均需要至少5-6次凌日观测。在较小卫星的情况下也有非零的机会，但探测统计数据迅速恶化，而必要的凌日测量快速增加。（节略）
2015-08-03 astro-ph.EP
Detectability of Rocky-Vapour Atmospheres on Super-Earths with Ariel
Ariel将标志着一个新时代的曙光，这是第一次大规模调查外行星大气层的科学目标，以解决有关行星组成，演化和形成的基本问题。在这项研究中，我们探讨了从岩浆海洋蒸发的大气在干燥，岩石超级地球轨道非常接近他们的宿主恒星的可探测性。探测到这样的大气层将为岩石行星提供一个明确的证据，但由于它们的光谱特征很小，目前可用的仪器具有挑战性。然而，一些最热的行星被认为具有由蒸发的岩石组成的大气，如Na和SiO，其光谱特征足够明亮，可以通过计划中的太空望远镜进行日食观测来检测。在这项研究中，我们发现，岩石超级地球的辐射温度为3000 K，距离地球高达20 pc，以及行星热超过3500 K和接近50 pc，具有SiO功能，这是潜在的日食光谱观测与阿里尔。
2021-03-07 astro-ph.EP
3-D climate simulations for the detectability of Proxima Centauri b
发现一颗围绕距离太阳最近的恒星Proxima Centauri运行的行星，为远程观测系外行星Proxima b的大气和表面开辟了新的途径。到目前为止，三维（3D）大气环流模型（GCM）是研究外大气层性质的最佳工具，等待下一代空间和地面望远镜。在这项工作中，我们使用PlanetSimulator（PlaSim），一个中等复杂度的3D GCM，一个灵活和快速的模型，适合处理行星的所有轨道和物理参数，并研究其大气的动态。假设一个类似地球的大气层和1：1的自旋/轨道配置（潮汐锁定），我们对Proxima b的模拟与一个具有超旋转大气层的昼侧开放海洋行星一致。此外，由于PlaSim对辐射转移的描述有限，我们使用光谱分辨率为1 nm的离线辐射转移程序计算了该系外行星的光谱。该谱被用来推导不同轨道倾角下的热相位曲线。结合仪器检测灵敏度，不同的热相位曲线用于评估地面水平的观测条件（例如，ELT）或在空间中（例如，JWST）。我们估计的曝光时间，以检测Proxima b（假设地球一样的气氛）在FIR与JWST与信噪比$\simeq$ 1的热相位曲线。在总噪声由散粒噪声主导的假设下，忽略产生本底噪声的其他可能的额外贡献，每个轨道时期的曝光时间等于5小时。
2021-02-05 astro-ph.EP
The Detectability of Rocky Planet Surface and Atmosphere Composition with JWST: The Case of LHS 3844b
JWST将首次使类地系外行星的光谱表征成为可能。描述这类行星的一个挑战是，我们无法先验地知道它们是否拥有光学厚的大气层，甚至是任何大气层。但这一挑战也带来了一个机会--探测太阳系外世界表面的潜力。这项研究探讨了用JWST表征类地系外行星大气和表面的可行性，以LHS 3844 b为测试案例，因为它是行星中信噪比最高的岩石热发射目标，这些行星足够冷，具有非熔融表面。我们对行星排放进行了建模，包括大气和地表的光谱信号，并探索了与Kreidberg等人（2019）对LHS 3844 b的现有斯皮策4.5 $μ$ m测量一致的所有场景。总之，我们发现了一系列合理的表面和大气，这些表面和大气在观测值的3 $σ$范围内-允许反射率较低的富金属、铁氧化物和玄武岩成分，如果包括$\gtrsim$ 100 ppm的近红外吸收剂，则大气的最大厚度限制为1 bar。我们进一步对地表和大气的可观测性进行了预测，对模拟的JWST数据进行了贝叶斯检索分析，发现少量的日食观测数据（~3）就足以区分地表和大气特征。然而，表面信号可能会使其更难放置精确的限制，对丰富的大气物种，甚至可能错误地诱导弱H $_2$ O检测。
2022-07-18 astro-ph.EP
Detectability of Molecular Signatures on TRAPPIST-1e through Transmission Spectroscopy Simulated for Future Space-Based Observatories
发现类地行星，地球大小的系外行星，位于其宿主恒星的宜居带（HZ）内，继续以越来越快的速度发生。凌日光谱学有可能探测到来自这些世界的分子特征，提供大气层存在及其化学成分的指示，包括可能指示生物圈的气体。这类环绕M矮星的行星--如TRAPPIST-1 --提供了相对较好的信号，高信噪比，以及频繁的凌日现象。然而，即使有这些优势，在附近M星的HZ中的类地行星的凌日光谱仍然是一个挑战。在这里，我们研究了未来空间观测站进行此类观测的潜力，使用全球气候模型（GCM），光化学模型和辐射转移套件来模拟TRAPPIST-1 e上的现代地球大气边界条件。通过透射光谱在这样的大气中的生物特征的可检测性建模为JWST，LUVOIR，HabEx，和起源。我们表明，对于任何这些天文台，只有CO2将是可检测的3西格玛水平的透射光谱，当云包括在我们的模拟。这是因为云对尺度高度的影响强烈限制了大气中分子的可探测性。为了克服这些困难，空间和地面光谱学之间的协同作用可能至关重要。
2020-07-15 astro-ph.EP
Improved Analysis of Clarke Exobelt Detectability
我们分析了潜在的过境光变曲线的影响，由于克拉克带的卫星周围的系外行星。在Korpela，Sallmen和Leystra Greene（2015）的代码和分析的基础上，我们通过结合边缘变暗和采用以边缘为中心的方法来检查残差来改进Socas-Navarro（2018）的过境分析。这些考虑使得克拉克外行星带的可探测性比以前的估计更加困难。我们还考虑实际的动力学问题外带，确认同步轨道带是动态不稳定的行星周围的宜居带的M星，并确定在这些情况下的最大准稳定带的大小。使用G和M星的模拟，我们得出结论，有一个甚至微不足道的过境光变曲线检测的影响，外带必须大大密度比以前的估计。我们还估计碰撞率所需的卫星密度假设随机轨道，并发现他们将提出重大的监测和指导的挑战。如果存在可探测的带，它们将需要某种（可能是很高的）有序度来避免碰撞，并且必须积极维护，否则它们将在相对较短的天文时间尺度上消散。我们的结论是，可检测的外太空带可能是罕见的，并有极低的前景，从当前和即将到来的任务过境监测检测。
2019-11-02 astro-ph.EP
A Bayesian Framework for Exoplanet Direct Detection and Non-Detection
严格量化高对比度成像数据中的信息对于告知后续策略以确认点源的亚恒星性质、约束行星-盘相互作用的理论模型以及推导行星发生率是重要的。然而，在系外行星直接成像社区内，几乎完全使用频率论检测阈值（即对比度曲线）和相关完整性来定义未检测。当包含在贝叶斯框架中时，这可能导致概念上的不一致。贝叶斯上限是指参数的真实值以一定概率低于此上限。相关概率是后验分布的积分，上限为上限。总之，频率论上限是关于行星可探测性的陈述，而贝叶斯上限是关于给定数据的参数位于区间内的概率的陈述。因此，后者更适合于拒绝基于其预测的假设或理论模型。在这项工作中，我们强调，贝叶斯统计和上限更容易解释，通常比频率论的方法更具约束力。我们说明了使用贝叶斯分析在两种不同的情况下：1）与一个已知的行星位置，我们还建议使用模型比较，以约束天体物理性质的点源和2）间隙雕刻的行星在TW Hya。最后，我们还提到了径向速度和直接成像观测相结合的问题。
2018-09-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
The early Earth as an analogue for exoplanetary biogeochemistry
本文利用地球地质生物演化记录，探讨早期地球作为系外行星研究的参考点，分析了控制大气演化的生物与非生物机制，并指出早期大气生物标志的可探测性受生物演化与构造背景共同控制。
2024-04-23 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
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
