利用 JWST 观测已知温带地球大小行星的大气
地球与行星天体物理
2017-12-06 v2
摘要
近期在邻近的晚型 M 矮星周围发现了九颗凌星地球大小的行星，包括 TRAPPIST-1 行星以及 MEarth 巡天发现的两颗行星 GJ 1132b 和 LHS 1140b。这些行星是已知最小的、可能拥有可被 JWST 探测的大气的行星。我们给出了每颗行星的模型热发射光谱和透射光谱，并改变了大气的成分和表面压强。我们以地球、土卫六和金星的大气元素成分为基础，并假设化学平衡来计算分子组成，后者可强烈依赖于温度。热发射光谱和透射光谱都对大气成分敏感；热发射光谱对表面压强和温度敏感。我们预测了每颗行星大气在 JWST 下的可观测性。GJ 1132b 和 TRAPPIST-1b 是 JWST/MIRI 发射光谱观测的绝佳目标，所需掩星观测次数少于 10 次。TRAPPIST-1c 的发射测光需要 5–15 次掩星；可能拥有表面液态水的 LHS 1140b 以及 TRAPPIST-1d、TRAPPIST-1e 和 TRAPPIST-1f 或许可通过测光进行观测。九颗行星中有七颗是 JWST 透射光谱测量的有力候选体，但所需凌星次数强烈依赖于行星的实际质量。利用已测定的质量，对 GJ 1132b 和六颗 TRAPPIST-1 行星进行光谱特征的 5σ 探测所需凌星次数少于 20 次。针对这九颗行星大气测量的专项观测将使我们首次得以探索太阳系外类地行星大气的形成与演化过程。
引用
@article{arxiv.1708.04239,
title = {Observing the Atmospheres of Known Temperate Earth-sized Planets with JWST},
author = {Caroline V. Morley and Laura Kreidberg and Zafar Rustamkulov and Tyler Robinson and Jonathan J. Fortney},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.04239},
year = {2017}
}
备注
20 pages, 19 figures. Published in ApJ