系外行星大干涉仪（LIFE）：V. 中红外空间干涉仪在研究类地行星方面的诊断潜力
摘要
系外行星学的一个重要未来目标是探测并表征潜在宜居行星。利用零结果干涉测量术，LIFE 将使我们能够约束（类地）系外行星的半径和有效温度，并提供关于其大气结构与组成的独特信息。我们探讨了 LIFE 在表征地球不同演化阶段发射光谱方面的潜力。我们对 8 种不同情景的模拟光谱进行了贝叶斯反演，这些情景对应于地球四个不同演化时期的无云和有云光谱。假设距离为 10 pc、宿主恒星类似太阳，我们使用 LIFE 的模拟器 LIFEsim 模拟观测，并考虑所有主要天体物理噪声源。在标称光谱分辨率（R=50）和信噪比（假定在 11.2 m 处 S/N=10）下，我们可识别所有分析情景的主要光谱特征（最显著的是 CO、HO、O、CH）。这使我们能够区分有生命和无生命情景。结果表明，特别是 O 和 CH 在 S/N 从 10 翻倍至 20 时给出了改进的丰度估计。我们得出结论，R 和 S/N 的基线要求足以让 LIFE 在体积混合比约 2% 的 O 丰度的类地行星大气中探测 O 和 CH。该信息对 LIFE 任务规划具有参考意义。我们还得出结论，对有云行星的无云反演可用于表征类地宜居行星的大气组成，但无法表征大气的热结构。从所进行的模型间比较中，我们推断不透明度表的差异（例如由不同的谱线翼处理引起）可能是系统误差的重要来源。
引用
@article{arxiv.2204.10041,
title = {Large Interferometer For Exoplanets (LIFE): V. Diagnostic potential of a mid-infrared space-interferometer for studying Earth analogs},
author = {Eleonora Alei and Björn S. Konrad and Daniel Angerhausen and John Lee Grenfell and Paul Mollière and Sascha P. Quanz and Sarah Rugheimer and Fabian Wunderlich and the LIFE collaboration},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.10041},
year = {2022}
}
备注
18 pages (main text, incl. 11 figures) + appendix; submitted to A&A; comments are very welcome! Fifth paper of LIFE telescope series. First: arXiv:2101.07500v4, Second: arXiv:2203.00471, Third: arXiv:2112.02054, Sixth: arXiv:2201.04891