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探索系外行星云假设在 JWST 透射光谱中的影响

地球与行星天体物理 2019-10-09 v1

摘要

云在系外行星大气中无处不在,并且对我们理解行星气候与化学至关重要。它们也代表了在试图解释系外行星大气的凌星透射光谱时所必须克服的较大挑战之一,因为其存在会阻碍对大气成分和热学性质的精确约束。在本工作中,我们采用现象学方法来理解 1) 我们约束总体云性质的能力,以及 2) 通过詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)透射光谱学所获得的云对各种大气性质约束的影响。为此,我们针对一个通用的“热木星”,作为信噪比(SNR)、JWST 观测模式以及四种不同云参数化的函数,探索其大气与云性质的 retrievals(反演)。我们发现,大多数关键的大气与云推断在波长范围(λ=\lambda = 0.6 - 11 μ\mum)内可得到良好约束,其中 NIRCam(λ=\lambda = 2.5 - 5 μ\mum)对推断大气性质至关重要,而 NIRISS + MIRI(λ=\lambda = 0.6 - 2.5, 5 - 11 μ\mum)对于良好约束云参数必不可少。然而,约束云丰度并进而约束总云质量需要一个在凌星几何中可观测的云底。尽管更高 SNR 的观测可对温度、金属度和云沉降等主要参数施加更紧的约束,但它们无法消除云参数间的强简并。我们对具有光化学霾参数化的通用“温 Neptune(温海王星)”的探究也显示出在较冷温度区间约束大气与霾性质的前景。

关键词

引用

@article{arxiv.1908.10904,
  title  = {Exploring Exoplanet Cloud Assumptions in \textit{JWST} Transmission Spectra},
  author = {Chuhong Mai and Michael R. Line},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1908.10904},
  year   = {2019}
}

备注

26 pages, 23 figures, 4 tables; Accepted for publication in ApJ