表征系外行星大气：从光变曲线观测到辐射传输建模

多波长凌星和二次掩食光变曲线观测是探测系外行星热化学性质的一些最强有力的技术。尽管行星与恒星的亮度对比大以及可用光谱带少导致低信噪比数据，贝叶斯方法能够稳健地揭示我们可以设定的约束，而不会过度解释数据。在此，我对凌星系外行星数据进行了端到端分析。我分析了三颗行星的空间望远镜数据以表征其大气并精化其轨道，研究了相关噪声估计量，并参与了相应数据分析流水线的开发。第2章和第3章描述了用于建模斯皮策空间望远镜(Spitzer Space Telescope)光变曲线的 Photometry for Orbits, Eclipses and Transits (POET) 流水线，应用于类木星行星 WASP-8b 和 TrES-1 的二次掩食观测。第4章研究了常用于系外行星光变曲线建模的相关噪声估计量：时间平均、残差排列和小波似然，并评估了它们在估计参数不确定性方面的适用性和局限性。第5章描述了用于表征系外行星大气的开源贝叶斯大气辐射传输(Bayesian Atmospheric Radiative Transfer, BART)代码。BART 结合了一个热化学平衡代码、一维逐线辐射传输代码和多核马尔可夫链蒙特卡洛统计模块，以约束系外行星的大气温度和化学丰度剖面。我将 BART 代码应用于海王星大小行星 HAT-P-11b 的哈勃(Hubble)和斯皮策空间望远镜凌星观测。BART 发现了重元素增强的大气，将水丰度约束为约太阳丰度的100倍。