基于关联k分布的系外行星蒙特卡洛辐射转移：I. 透射与发射观测量的基准测试
地球与行星天体物理
2021-06-04 v1
摘要
当前系外行星的观测数据正提供其三维大气结构日益详尽的信息。随着表征工作的范围扩大，由于系外行星复杂的大气性质需要被一致地共同建模，开发一致的三维辐射转移方法的必要性愈发凸显。我们旨在将一种三维蒙特卡洛辐射转移（MCRT）模型的透射与发射光谱结果同当代辐射转移软件包进行比较。我们对MCRT代码Cloudy Monte Carlo Radiative Transfer（CMCRT）进行了若干基准测试，对照透射与发射光谱模型输出。我们通过使用k分布表作为输入不透明度为模型增添了灵活性。我们提出了一种混合MCRT与光线追踪的方法来计算含多次散射分量的透射光谱。CMCRT在数十ppm水平上同透射光谱基准吻合良好。发射光谱基准与一维模型的一致性在10%以内。我们认为基准结果的差异可能由平面平行与球状模型之间的几何效应引起。在实际应用中，我们对一个含云的3DHD 189733b GCM模型进行后处理并与可用观测数据比较。我们的结果表明CMCRT的核心方法与算法同当代辐射转移软件包产生一致的结果。在大气非均匀性、显著临边效应/几何或多次散射分量为重要考量的情况下，三维MCRT方法非常适合于含云与不含云的一维和三维系外行星大气模拟的详细后处理。
引用
@article{arxiv.1905.08132,
title = {Exoplanetary Monte Carlo Radiative Transfer with Correlated-k I. Benchmarking Transit and Emission Observables},
author = {Elspeth K. H. Lee and Jake Taylor and Simon L. Grimm and Jean-Loup Baudino and Ryan Garland and Patrick G. J. Irwin and Kenneth Wood},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.08132},
year = {2021}
}
备注
Accepted for publication in MNRAS