基于气候约束的 JWST 岩质系外行星日食光谱的贝叶斯逆方法：LTT 1445A b 案例研究

确定温带岩质系外行星是否保留大气层是当前系外行星天文学的核心目标。为此，詹姆斯·韦伯太空站已开始通过 MIRI 二次日食光谱和光度测量搜索这些世界上的大气层。本文发展出一种新颖的气候约束贝叶斯推断框架，从这些数据集中获得大气压力和成分约束，同时考虑行星、恒星和模型不确定性。我们的 метод通过处于辐射-对流平衡的自洽压力-温度轮廓来拟合观测数据，从而最大化从数据中提取的信息，并提供比使用参数化压力-温度轮廓的推断更稳健的结论。我们在已有的 MIRI LRS 日食光谱（LTT 1445A b，$1.34 R_\oplus$，$T_{\mathrm{eq}} \approx 431$ K）上演示了该框架。无需引入大气层即可解释数据，意味着裸岩模型即可提供足够的拟合。如果该行星拥有大气层，则 $2\sigma$ 上限为 $\lesssim 1$ 巴的光学薄气体（如 O$_2$、N$_2$ 或 CO）；$\lesssim0.1$ 巴的 CO$_2$；$\lesssim 10^{-3}$ 巴的 H$_2$O；$\lesssim 10^{-4}$ 巴的 SO$_2$。计划中的 MIRI F1500W 观测若达到 20 ppm 以上的精度，即可检测现有数据所允许的较厚大气层（1 巴 O$_2$ 和 0.01 巴 CO$_2$）。本案例研究表明，气候约束的贝叶斯逆方法可将岩质行星日食光谱转化为测试如「宇宙海岸线」等群体级大气保留假设所必需的定量约束。