一种探测 transiting 系外行星大气的新方法

尽管对 HD209458b 使用哈勃空间望远镜进行大气传输光谱已取得很大成功，但尝试使用地面望远镜探测其大气吸收特征迄今为止未遂。本文提出一种更适合地面观测的探测 transiting 系外行星大气的方法，利用 Rossiter 效应。在一次 transiting 过程中，系外行星依次遮盖旋转星体的 approaching 和 receding 部分，导致人造的径向速度抖动。该信号的幅度直接比例于 transiting 对象的有效尺寸，波长依赖性的该效应可揭示大气吸收特征，类似于传输光谱。该方法相对于常规大气传输光谱的优势在于，它不依赖于对 on-transit 与 off-transit 观测之间精确光度比较，而是依赖于同一 on-transit 光谱中 individual stellar 吸收线的相对速度位移。我们使用存档的 VLT/UVES 数据对 HD209458 应用了该方法。结果显示，Sodium D 线的 Rossiter 效应幅度比观测波长范围内其他所有吸收线的加权平均值高出 1.7±1.2 m/s，对应于 4.3±3% (1.2 sigma) 的增量。该测量的不确定性与常规大气传输光谱的光度准确度(5×10^-4)相比较，比之前使用地面望远镜的尝试准确度高出一个数量级。专为该方法设计的观测可通过 2-3 倍的因子进一步提高准确度。