多普勒层析成像作为探测系外行星大气的新工具
地球与行星天体物理
2019-10-09 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
高分辨率多普勒光谱学是识别凌星与非凌星系外行星大气中分子物种的强大工具。目前，此类数据通过交叉相关技术进行分析，以探测来自绕转行星的多普勒频移信号。本文证明，与当前使用的交叉相关方法相比，多普勒层析成像技术在探测系外行星大气预期的微弱信号方面具有更高的灵敏度。这部分得益于使用了正则化统计量来抑制噪声，同时所有数据被同步拟合。此外，我们还表明该技术能有效抑制因谱线重叠、重复谱线模式或使用错误谱线列表而产生的污染光谱特征。这些问题可能使传统的交叉相关方法产生混淆，主要源于此类技术固有的混叠问题，而多普勒层析成像则不易受这些效应影响。特别是，多普勒层析成像在同时探测多种谱线物种（如同位素异数体）方面展现出非凡潜力，即使这些物种之间存在高对比度——并且在这方面远超当前的交叉相关函数分析。最后，我们通过确认在Tau Boo b大气中强烈探测到CO，证明了多普勒层析成像能够利用真实数据恢复系外行星的分子信号。我们恢复的信号具有行星径向速度半振幅Kp = 109.6 +/- 2.2 km/s，与先前报道的110.0 +/- 3.2 km/s值高度吻合。
引用
@article{arxiv.1909.09219,
title = {Doppler tomography as a tool for detecting exoplanet atmospheres},
author = {Christopher Watson and Ernst de Mooij and Danny Steeghs and Tom Marsh and Matteo Brogi and Neale Gibson and Shannon Matthews},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.09219},
year = {2019}
}
备注
16 pages, 8 figures, accepted for publication in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society