考虑光散射的系外行星凌星理论

系外行星凌星光谱学能够表征遥远世界，并将为NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜提供关键结果。然而，凌星光谱模型常被简化，忽略了诸如折射和多次散射等潜在重要过程。尽管前者近期已有发展，光多次散射对系外行星凌星光谱的影响却鲜受关注。在此，我们发展了系外行星凌星光谱学的详细理论，将其扩展至完整的折射与多次散射情形。我们探究了散射对全球性云层的重要性，其中相关参数为斜散射光学厚度、散射不对称参数以及宿主恒星的角尺寸。后者决定了从观测者反向映射的光子所对应“靶标”的大小。我们给出的结果直接表明了多次散射对凌星光谱的潜在重要性。当轨道距离小于恒星半径的10-20倍时，不对称参数大于0.8-0.9的气溶胶的多次散射效应会变得显著。我们提供了云/霾多次散射对类热木星系外行星凌星光谱影响的示例。对于具有前向且保守散射云/霾的情况，由多次散射效应引起的差异可超过200 ppm，但在对应于强气体吸收的光谱范围或当云的斜光学厚度超过数十时缩小为零。最后我们讨论了凌星光谱中多次散射可能重要的气溶胶类型。