petitRADTRANS：一个用于系外行星表征与反演的 Python 辐射传输包

我们介绍了易于使用、公开可用的 Python 包 petitRADTRANS，其构建用于系外行星大气的光谱表征。该代码快速、准确且通用；仅需几行输入指令，便可在低分辨率（λ/Δλ = 1000；相关-k 方法）和高分辨率（λ/Δλ = 10^6；逐线方法）下于数秒内计算透射光谱与发射光谱。低分辨率下采用稍慢的相关-k 方法，是因为其比不透明度采样等方法更为准确。可包含云，并使用波长依赖的幂律不透明度，或利用真实凝结核的光学常数来处理，指定云粒子尺寸，或指定大气混合与粒子沉降强度。可提供无定形或结晶、球形或不规则形状云粒子的不透明度。谱线不透明度数据库涵盖 80 至 3000 K 的温度范围，若大气以氢为主，则可模拟类地行星、超级地球、海王星或热木星等天体的辐射流。未来将加入更高温度点与物种，从而也能模拟平衡温度 T_eq ≳ 2000 K 的极热木星类。辐射传输结果通过交叉验证 petitRADTRANS 的低分辨率与高分辨率实现进行检验，并与 petitCODE 进行基准比对，而 petitCODE 本身亦已与 ATMO 和 Exo-REM 代码比对。我们成功对合成 JWST 发射与透射光谱（针对热木星 TrES-4b，其 T_eq 约 1800 K）进行了测试反演。该代码公开于 http://gitlab.com/mauricemolli/petitRADTRANS，其文档见 https://petitradtrans.readthedocs.io。