直接成像任务中的系外行星分类与产率估计

目前正处于研究阶段的未来 NASA 概念任务，如宜居系外行星成像任务（HabEx）与大型紫外光学红外（LUVOIR）巡天者，将发现种类繁多的系外行星。我们在此提出一种分类方案，根据系外行星的大小和接收恒星通量将其区分为不同类别，以便提供直接成像任务可观测到的系外行星预期数量（产率）。该分类的边界可利用行星大气中不同压强与温度下气体和凝聚物的已知化学行为计算。在本研究中，我们初步关注闪锌矿 ZnS、H2O、CO2 与 CH4 的凝聚曲线。这些物种在行星大气中凝聚的先后顺序定义了不同行星类别之间的边界。大体上，行星按行星大小分为岩石类（0.5–1.0RE）、超级地球（1.0–1.75RE）、亚海王星（1.75–3.5RE）、亚木星（3.5–6.0RE）与木星类（6–14.3RE），并按接收恒星通量分为“热”、“温”与“冷”。随后，我们利用 NASA 系外行星计划分析组科学分析组-13（SAG-13）的社区协调结果，计算这些边界内各类系外行星的 occurrence rates（出现率） $\eta_{planet}$。这些出现率估计进而用于估算不同望远镜口径直接成像任务的预期系外行星产率。