利用计划中的 Ariel 空间天文台观测掠射、非凌星的解体系外行星——以 Kepler-1520b 为例的研究
地球与行星天体物理
2021-05-19 v1
摘要
解体/蒸发的岩质系外行星不仅可作为凌星行星被观测,也可处于掠射、非凌星的状态,此时行星的固体本体不凌星,但其彗星状尾迹的一部分可以凌星。在这种情况下,逃逸粒子上的前向散射是主导过程,它放大了观测者探测到的母星的光度信号。流量变化很小,在行星系统最佳性质下约为 10^-3 (1000 ppm),但如果观测足够精确,则有可能探测到。计划中的 Ariel 空间天文台旨在凌星的时间带宽(通常小于 10 小时)内实现 < 100 ppm(目标为 10 ppm)的稳定性。在本案例研究中,我们取解体系外行星 Kepler-1520b,改变系统的轨道性质以得到掠射、非凌星的轨道情景,并研究不同粒子尺寸、物质种类、Ariel 观测通道以及其他因素如何影响前向散射峰的振幅和散射事件的可探测性。我们最重要的结果是,前向散射振幅对尘埃成分不敏感,但对粒子尺寸、观测通道和其他因素非常敏感。这些因素主要会降低 1 微米颗粒的可探测性。0.1 微米颗粒在短波长下可探测。0.01 微米颗粒产生长且非常小的前向散射振幅,低于探测极限。根据我们的结果可以得出结论,使用 Ariel 将能够基于前向散射探测和研究不仅是凌星,还有掠射、非凌星的解体系外行星。从此类对象的角度看,Ariel 的一大优势将是多波长观测的可能性。
引用
@article{arxiv.2104.13684,
title = {Grazing, non-transiting disintegrating exoplanets observed with the planned Ariel space observatory -- A case study using Kepler-1520b},
author = {Zoltán Garai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.13684},
year = {2021}
}
备注
This is a post-peer-review, pre-copyedit version of an article published in Experimental Astronomy. The final authenticated version is available online at: http://dx.doi.org/10.1007/s10686-021-09750-8