约束 KELT-9b 大气温度结构的数据驱动方法

背景。观测约束系外行星的大气温度—压强（TP）剖面是改进行星大气模型的重要一步，进一步使人们能够将透射与发射光谱对光谱特征探测及原子与分子丰度测量的结果建立在坚实基础上。目的。旨在通过拟合合成光谱到观测到的 H$\alpha$ 与 H$\beta$ 线来约束超热木星 KELT-9b 的 TP 剖面，并查明自洽行星 TP 模型无法拟合观测的原因。方法。我们构建了 126 个一维 TP 剖面，改变低层与高层大气温度，以及温度上升的位置与梯度。对每个 TP 剖面，我们使用 Cloudy 辐射转移代码计算 H$\alpha$ 与 H$\beta$ 线的透射光谱，该代码自洽地考虑了非局部热力学平衡（NLTE）效应。结果。最佳拟合观测的 TP 剖面以 10000–11000 K 的高层大气温度及在高于 10$^{-4}$ bar 压强处的逆温剖面为特征。我们发现局部热力学平衡（LTE）的假设导致激发态氢的能级布居被高估数个数量级，从而显著高估巴尔末线强度。最佳拟合模型的化学组成表明，高层大气高温最可能由金属光电离驱动，且 FeII 与 FeIII 在低于 10$^{-6}$ bar 的压强处丰度相当，可能使后者可被探测。结论。建模超热木星大气需要考虑金属光电离。[删节]