基于不同地面高分辨率光谱仪器的热和超热行星大气比较性模拟研究
地球与行星天体物理
2024-06-19 v1
摘要
在先进太空望远镜时代，地面高分辨率观测已成为表征系外行星大气组成的关键方法，为其提供必要的见解。在光学和近红外区域，高分辨率光谱对于热行星 (HJ) 和超热行星 (UHJ) 在其主要遮蔽期间尤为强大，因为它能够更灵敏地探测分子。本文聚焦于 WASP-76 b (UHJ) 和 WASP-77 A b (HJ) 进行比较性模拟研究，考虑不同转星次数，利用三种地面光谱仪器（GIANO-B (TNG)、CARMENES (CAHA) 和 ANDES (E-ELT)），其仪器参数、光谱覆盖范围和分辨率各不相同。旨在评估即将到来的欧洲极大型望远镜 (E-ELT) 在探测行星大气中分子方面的可行性，以及它在其他地面天文台中优势的表现。我们使用 1-D 模型 petitCODE 对大气压力温度剖面进行自洽模拟，然后将其输入到 1-D 化学动力学模型 VULCAN 中演化大气化学。随后使用 petitRADTRANS 对高分辨率光谱进行逐线辐射传递。最后，我们利用所得光谱评估分子带的可探测性（sigma_det），采用地面噪声模拟器 SPECTR。通过交叉相关光谱，我们成功地为两个行星证明了我们的模拟研究与实时观测之间的稳健一致性。ANDES 在整体分子探测方面表现突出，强化了 E-ELT 在研究系外行星大气中的重要性。此外，我们的理论模拟预测在 WASP-76 b 大气中可检测到 CO、NH3 和 H2S，其 sigma_det 大于 3。
引用
@article{arxiv.2406.12240,
title = {A Comparative Simulation Study of Hot and Ultra-hot Jupiter Atmospheres using Different Ground-based High-resolution Spectrographs with Cross-correlation Spectroscopy},
author = {Dwaipayan Dubey and Liton Majumdar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.12240},
year = {2024}
}
备注
Accepted for publication in the Astrophysical Journal; 25 pages (18 figures and 4 tables)