未来直接成像任务中相对生物标志产率的框架
地球与行星天体物理
2021-12-17 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
未来的系外行星直接成像任务，如 HabEx 和 LUVOIR，将选择目标恒星以最大化可表征其大气成分的类地系外行星数量。由于这些任务的目标之一是探测生物标志，它们还应考虑这些恒星周围行星的预期生物标志产率。在本工作中，我们开发了一种在潜在目标恒星间计算相对生物标志产率的方法，该方法给定宜居性与生物标志生成模型，并利用恒星的宜居性历史。作为该方法的一个说明和首次应用，我们使用 MESA 恒星模型计算宜居带的随时间演化，并考察三种简单的生物标志生成模型来计算不同恒星的相对生物标志产率。我们发现 K 型星相对于 F 型星的相对优劣在很大程度上取决于模型选择。特别地，使用当前宜居带作为生物标志可探测性的代理，会偏向年轻、高光度的恒星，而这些恒星缺乏长期宜居的潜力。生物标志产率还对生命能否在形成后进入宜居带的冷启动（Cold Start）系外行星上产生敏感，这是一个值得更多关注的开放问题。以 Cygni 和 55 Cancri 的生物标志产率计算为案例研究，我们发现 HabEx 和 LUVOIR 的稳健任务设计与目标选择取决于：选择特定的生物标志随时间出现模型；作为轨道间距函数的类地行星出现率；恒星性质的精确知识；以及准确的恒星演化历史。
引用
@article{arxiv.2010.13762,
title = {A Framework for Relative Biosignature Yields from Future Direct Imaging Missions},
author = {Noah W. Tuchow and Jason T. Wright},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.13762},
year = {2021}
}