利用贝叶斯分析通过测光观测确定H₂O的可探测性以识别系地行星远程生物特征（BARBIE）
地球与行星天体物理
2025-12-09 v1
摘要
我们研究了假设采用测光观测方法而非光谱观测方法时，地球类系外行星反射光谱中水（H₂O）的可探测性。通过将可探测性量化为归一化曝光时间、分辨能力（R）和光谱点数的函数，我们可以约束在不同H₂O丰度下，使用宜居世界天文台（HWO）通过测量0.94微米宽吸收特征来检测H₂O时，光谱学与测光法哪种观测程序更高效。我们模拟低分辨率光谱学（R = 10, 20, 30，分别表示为测光带宽分数10%、5%、3%）作为窄带测光观测的代理，并将波长范围约束在0.85–1.05微米，以聚焦于0.9微米特征。然后，我们将光谱点数约束为每个带宽分数2或3个点，以研究光谱点放置对可探测性的影响。此外，我们计算了强H₂O探测的信噪比，并假设测光观测计算得到的系外行星产率，将其与不同噪声实例、表征波长、噪声底和孔径尺寸下高分辨率光谱观测的产率进行比较。我们发现，H₂O在所有带宽分数下均具有强可探测性，具体取决于光谱点放置，需要至少3个光谱点，且在不同归一化曝光时间下取决于H₂O的丰度。我们还发现，探测器噪声是决定测光法还是光谱学产生更高产率的主要驱动因素。在高噪声情况下，测光法是首选观测方法，而在低噪声场景下，光谱学更受青睐。
引用
@article{arxiv.2512.07620,
title = {Determining the Detectability of H2O with Photometric Observations using Bayesian Analysis for Remote Biosignature Identification on exoEarths (BARBIE)},
author = {Natasha Latouf and Chris Stark and Avi Mandell and Vincent Kofman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.07620},
year = {2025}
}
备注
Accepted for publication in the Astronomical Journal