GENESIS：系外行星光谱的新型自洽模型

我们正进入系外行星高精度和高分辨率光谱学的时代。此类观测预示着需要稳健的自洽系外行星大气光谱模型，以研究复杂的大气过程并做出可观测的预测。平面平行系外行星大气光谱模型已经存在，大多改编自其他天体物理应用，具有不同程度的复杂性和准确性。越来越需要为系外行星量身定制、并融入最先进数值方法和吸收系数的新一代模型。本工作正是朝此方向迈出的一步。在此我们介绍 GENESIS，一个平面平行、自洽、逐线计算的系外行星大气建模代码，它包括：(a) 使用 Feautrier 方法的辐射转移形式解，(b) 基于 Rybicki 线性化方案进行温度修正的辐射-对流平衡，(c) 最新的吸收截面，以及 (d) 在流体静力学平衡、局部热力学平衡和热化学平衡假设下的内部通量和外部辐照。我们在此通过一系列平衡温度、金属丰度、C/O 比，并涵盖无辐照和受辐照行星、有和无热逆温的巨行星大气无云模型来演示该代码。我们为学界提供了此范围内的理论出射光谱和压强-温度廓线，以及若干已知热木星的相应廓线。该代码可生成高分辨率自洽光谱，并因其对效率和收敛性的优化，具有集成到大气环流和非平衡化学模型中的潜力。GENESIS 为利用当前和即将到来的观测对系外行星大气进行高保真高分辨率遥感铺平了道路。