利用 JWST 在 15 微米波段探测 CO2 并采用高通量光谱滤波技术探测 Proxima b 的大气
地球与行星天体物理
2017-08-25 v2
摘要
系外行星 Proxima b 将成为未来几十年搜寻地外生命的重要实验室。在此，我们讨论了使用 James Webb Space Telescope (JWST) 上 Mid-Infrared Instrument (MIRI) 的 Medium Resolution Spectrograph (MRS) 模式，采用光谱滤波技术在 15 um 探测二氧化碳的前景。在上合时，预计该行星相对于恒星将表现出高达 100 ppm 的对比度。在光谱分辨率为 R=1790-2640 时，在 13.2-15.8 um (3B) 波段内可见约 100 个 CO2 光谱特征，这些特征可以结合在一起，使行星大气信号增强 3-4 倍，具体取决于大气温度结构和 CO2 丰度。如果大气条件有利（假设存在类地大气），通过这种互相关技术的新应用，可以在几天的 JWST 观测内探测到二氧化碳。然而，只有当仪器光谱响应和恒星光谱在相邻光谱通道之间都能被确定到相对精度 <= 1e-4 时，才能实现这一点。不需要绝对通量校准，且该方法对宿主恒星的强宽带变化不敏感。宿主恒星光谱特征的精确校准可能只能通过在下合期间获取该系统的深度观测作为参考来实现。MIRI MRS 的高通量滤波光谱技术可以在行星/恒星对比度远高于 Proxima 系统的暖木星、海王星和超级地球上测试。
引用
@article{arxiv.1707.08596,
title = {Detecting Proxima b's atmosphere with JWST targeting CO2 at 15 micron using a high-pass spectral filtering technique},
author = {I. Snellen and J. -M. Desert and L. Waters and T. Robinson and V. Meadows and E. van Dishoeck and B. Brandl and T. Henning and J. Bouwman and F. Lahuis and M. Min and C. Lovis and C. Dominik and V. Van Eylen and D. Sing and G. Anglada-Escude and J. Birkby and M. Brogi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.08596},
year = {2017}
}
备注
11 Pages, 4 Figures: Published in AJ - revision: corrected typo in author name