利用反射光谱对系外行星大气进行多轨道相位与多波段表征

从空间对大轨道间距系外行星的直接成像将获取其反射光谱并测量大气性质。先前计算表明轨道相位的变化会引起光谱信号，但该信号是否可用于表征大气尚未得到证明。我们模拟了由星罩赋能的对行星 47 Uma b 的观测，使用迄今最真实的模拟器 SISTER 来估计残余星光、太阳眩光和黄道外尘埃光的误差。随后我们使用贝叶斯反演算法 ExoReL$^\Re$ 来确定利用类似 Roman 或 HabEx 的望远镜进行观测时对大气性质的约束，比较在多个轨道相位或多个波长波段进行观测的策略。在 Roman 类望远镜上以 600–800 nm 内约 $20\%$ 带宽观测时，反演找到了一个退化情形：气体丰度较低且云层较厚或缺失，不同于真实情况。在相同积分时间因而信噪比降低的条件下，于不同轨道相位重复观测，或在 800–1000 nm 第二 $20\%$ 波长波段观测，将有效消除该退化解。使用 HabEx 类望远镜的单次观测可对气体丰度和云性质给出高精度约束，无退化情形。这些结果也普遍适用于具有相似波长覆盖和信噪比、采用日冕仪的高对比度光谱，并有助于未来设计系外行星直接成像实验的波长带宽与观测方案。