发展用于反射光下气态巨行星直接成像光谱的大气反演方法 I：甲烷丰度与基本云属性

未来十年即将出现的天基日冕仪仪器将对冷的、直接成像的系外巨行星进行反射光光谱学和测光观测。我们正在开发一种新的大气反演方法，以帮助评估此类未来任务的科学回报并为仪器设计提供信息，并最终解释所得观测结果。我们的反演技术采用几何反照率模型，并结合马尔可夫链蒙特卡洛集成采样器（emcee）和多模态嵌套采样算法（MultiNest）来映射后验分布。这种组合使得对任何给定模型的全局证据计算更加稳健，并突出了似然图中的可能差异。作为概念验证，我们当前的大气模型包含1或2层云、以甲烷为主要吸收体，以及H$_2$-He背景气体。这个6至9参数的模型适用于类木星行星，并且未来可以容易地扩展。除了推导模型参数的边际似然分布和置信区间外，我们还进行模型选择，以确定在存在光谱噪声相关性的情况下，甲烷和云探测的重要性作为预期信噪比的函数。在内部验证后，该方法被应用于木星、土星和HD 99492 c（一个模型观测目标）的真实光谱。我们发现，云和甲烷的存在与否可以以高置信度确定，而参数不确定性依赖于模型且相关。此类通用方法也将适用于有云类地行星直接成像光谱的解释。