基于红外线不对称性的系外行星气候表征——从光学到红外的综合人口研究

空间任务（如 CHEOPS、JWST、PLATO）促进了对系外行星的详细表征。本 work 提供了一种框架，通过红外线（0.33 ...10 $\mu$m）到 optical 的 transit depth asymmetries 来表征接近的气体巨行星的云和气候属性。AFGKM ExoRad 3D GCM grid 为 ensemble 中的 50 个潮汐锁定的气体行星提供气体温度轮廓。将其与详细的动力学云形成模型结合，最终得到一组合成红外线谱和早晨-黄昏红外线不对称性，spanning climate regimes: warm (T=800 K ... 1000K), intermediately hot (T=1200 K ... 2000 K) 和 ultrahot (T =2200 K ... 2600 K)。WASP-39b 观测表明云中含铁量较低，不像之前预期的那样云凝结 nuclei 更丰富。ensemble 研究表明，云会因云覆盖不对称以及增强气体温度水平差异而导致红外线 limb 差异增加。在热行星上，光学和红外（2-8 微米）的早晨-黄昏差异可达 150 ppm 和 100 ppm。对于超热巨行星，早晨-黄昏红外线差异由晨曦的云层主导：在 PLATO 波段（0.5-1~$\mu$m, -500 ppm）中强烈负，近红外（1-1.5~$\mu$m, -200 ppm）中中等负，在 $\lambda > 2\mu$m 中中等正（+100 ppm）。对于偶尔有云的黄昏端，早晨-黄昏红外线不对称在整个波长范围内都呈中等正。温暖的木星行星表现出可忽略的红外线不对称。PLATO 和 JWST 在 1-2 $\mu$m 之间的红外线不对称观测最适用于表征以 K -A 星为中心的带有云的行星大气。JWST 在 8-10 $\mu$m 对 M 星行星最有效，适用于红外线差异 > +500 ppm。