次食光谱的系统反演分析 I：大气反演技术的比较
地球与行星天体物理
2015-06-15 v2
摘要
系外行星大气光谱为我们提供了增进对这些天体理解的机会，正如遥感技术增进了我们要对自己太阳系天体的理解一样。挑战在于定量确定数据所允许的温度范围和物种丰度范围。由于大多数系外行星光谱的信息含量较低，常导致解释中的简并性，这一挑战往往十分困难。多种温度和丰度反演方法已被应用于系外行星光谱，但此前尚无研究试图比较这些方法。在本研究中，我们比较了三种不同的反演方法：最优估计（Optimal Estimation）、差分进化马尔可夫链蒙特卡洛（Differential Evolution Markov Chain Monte Carlo）和自助法蒙特卡洛（Bootstrap Monte Carlo）。我们将这套反演算法称为加州理工学院逆建模与反演算法（CHIMERA）。我们讨论了鉴于当前观测以及潜在的未来观测，我们在丰度和温度不确定性方面可以预期什么，以及鉴于这些不确定性可以得出什么结论。总体而言，我们发现对于预期来自潜在未来空间任务的高质量光谱，这三种方法结果一致，但对于代表当前观测的低质量光谱，结果不一致。我们还表明，最优估计方法中假设的高斯后验概率分布对于高质量光谱数据是有效的。我们还讨论了我们的模型对推断出的系外行星大气 C/O 比率的影响，这对于理解形成环境当然至关重要。更具体地说，我们表明在仅有几个测光点的观测极限下，仅由于假设了无信息先验，反演得到的 C/O 会偏向于接近太阳值和接近 1 的数值。
引用
@article{arxiv.1304.5561,
title = {A Systematic Retrieval Analysis of Secondary Eclipse Spectra I: A Comparison of Atmospheric Retrieval Techniques},
author = {Michael R. Line and Aaron Wolf and Xi Zhang and Heather Knutson and Joshua Kammer and Elias Ellison and Pieter Deroo and Dave Crisp and Yuk Yung},
journal= {arXiv preprint arXiv:1304.5561},
year = {2015}
}
备注
27 pages, 13 figures