利用JWST观测凌星行星——主要目标及其合成光谱观测
地球与行星天体物理
2017-03-22 v1
摘要
詹姆斯·韦伯空间望远镜将使天文学家能够获得精度前所未有的系外行星光谱。尤其是MIRI仪器可能阐明在光学和近红外遮蔽行星透射光谱的云颗粒的性质。我们为重要系外行星目标提供自洽大气模型和合成JWST观测，以识别感兴趣的光谱区域并估计区分模型设置所需的凌星次数。我们选择跨越行星温度和表面重力大范围的目标，从超级地球到巨行星，并且具有高预期SNR。对所有目标我们改变富集度、C/O比、光学吸收体（TiO/VO）的存在和云处理。我们计算所有目标的大气结构和发射与透射光谱，并使用辐射模型获得模拟观测。我们分析JWST区分各种情景的能力。我们发现，在像GJ 1214b这样非常多云的行星中，少于10次NIRSpec凌星可能足以揭示分子特征。此外，热木星大气中微小硅酸盐颗粒的存在可能通过单次JWST MIRI凌星检测到。对于此类颗粒的更详细表征，需要少于10次凌星。最后，我们发现一些最热的热木星被忽略入射能量再分布的模型很好地拟合，并且存在逆温层，需要1-4次NIRSpec掩食测量来区分逆温模型。因此我们展示了JWST解决当前系外行星大气研究中一些最引人入胜谜题的能力。此外，通过发布为本研究计算的所有模型，我们使社区能够对我们的目标列表中的所有行星进行类似或反演分析。
引用
@article{arxiv.1611.08608,
title = {Observing transiting planets with JWST -- Prime targets and their synthetic spectral observations},
author = {Paul Mollière and Roy van Boekel and Jeroen Bouwman and Thomas Henning and Pierre-Olivier Lagage and Michiel Min},
journal= {arXiv preprint arXiv:1611.08608},
year = {2017}
}
备注
24 pages, 7 figures, accepted for publication in A&A