面向系外行星与褐矮星高色散表征的自动微分光谱模型
地球与行星天体物理
2022-02-09 v2 天体物理仪器与方法
太阳与恒星天体物理
摘要
我们提出了一种系外行星与褐矮星的自动微分光谱建模方法。该模型通过对高色散数据进行完全贝叶斯推断，将ab initio逐线光谱计算与近期概率编程语言中的哈密顿蒙特卡洛相结合以拟合观测光谱。本研究开发的开放源代码exojax使用Python编写，采用了兼容GPU/TPU的自动微分与加速线性代数包JAX（Bradbury等，2018）。我们通过与现有不透明度计算器和辐射传输代码比较验证了该模型，发现输出结果具有合理的一致性。作为演示，我们分析了邻近褐矮星Luhman 16 A的高色散光谱，发现包含水、一氧化碳和碰撞诱导吸收的模型与观测光谱（及2.28-2.30 m）拟合良好。结果显示，1 bar处 K，C/O ，略高于太阳值。本工作展示了利用高色散光谱仪观测的褐矮星与系外行星，以及高色散日冕仪观测的直接成像系外行星进行完全贝叶斯分析的潜力。
引用
@article{arxiv.2105.14782,
title = {Auto-Differentiable Spectrum Model for High-Dispersion Characterization of Exoplanets and Brown Dwarfs},
author = {Hajime Kawahara and Yui Kawashima and Kento Masuda and Ian J. M. Crossfield and Erwan Pannier and Dirk van den Bekerom},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.14782},
year = {2022}
}
备注
29 pages, 18 figures, Accepted by ApJS. ExoJAX can now handle a large number of lines, thanks to a new rapid opacity calculator. Available at https://github.com/HajimeKawahara/exojax