系外行星外逸层中H-alpha的探测

我们报告了对四颗系外行星的H-alpha吸收的搜索。在HD 189733b和HD 209458b的透射光谱中观测到H-alpha处的强特征。我们尝试表征并去除HD 189733b中恒星变率的影响，结合经验蒙特卡洛测试，结果表明在相对于相邻连续谱的16埃波段上存在统计显著的凌星相关特征，积分值为(-8.72±1.48)×10^-4。我们将此解释为首次在系外行星大气中探测到该谱线。先前在HD 189733b大气中探测到Ly-alpha使我们能够计算氢的激发温度T_exc=2.6×10^4 K。该计算在很大程度上依赖于某些简化假设。我们探讨了这些假设，并认为T_exc很可能远大于HD 189733b的辐射平衡温度（基于恒星辐射和行星距离假设的行星温度）。大的T_exc意味着非常低的密度，不处于行星低层大气的热力学平衡状态。我们认为，在HD 189733b大气中引起H-alpha吸收所需的n=2氢是由更大的紫外通量产生的，该行星在我们的样本中轨道最小且中央恒星色球活动最强。尽管HD 209458b的透射光谱在宽波段上的整体积分与零一致，但其透射光谱中包含一个具有反射对称性的显著统计显著特征。我们讨论了可能导致该特征的物理过程。其余两个目标（HD 147506b和HD 149026b）未显示任何清晰特征，因此我们给出了它们H-alpha吸收水平的上限。