系外行星大气中分子氢和分子氮的拉曼散射
地球与行星天体物理
2016-11-23 v2
摘要
系外行星大气在短波段可见光和近紫外波长处的一个主要不透明度来源是分子上的瑞利散射。伴随这一过程的是一个相关但较弱的机制——拉曼散射。我们分析了拉曼散射在系外行星反射光和几何反照率中留下的特征，这些特征可以提供关于大气性质的信息。拉曼散射通过以下方式影响行星的几何反照率光谱。首先，它导致入射辐射中强吸收线的填充，从而在反照率中产生尖锐的峰。其次，它使反射光中光谱特征的波长发生偏移，产生所谓的拉曼鬼线。由于具有红色光谱指数的恒星光谱发生波长偏移，拉曼散射还会导致反照率的宽带降低。观测反照率中的拉曼峰可用于测量气体的柱密度，从而为大气中云的存在提供约束。观测拉曼鬼线可用于光谱识别大气中的主要散射体，即使是像 H 或 N 这样在光学波段没有显著光谱特征的分子。如果探测到，鬼线还可以提供关于大气温度的信息。本文研究了在以氢和氮为主的大气中拉曼散射的效应。我们分析了利用现有和未来的观测设施探测拉曼散射特征的可行性，以及将这些特征用作系外行星大气探针的可能性。
引用
@article{arxiv.1605.07185,
title = {Raman Scattering by Molecular Hydrogen and Nitrogen in Exoplanetary Atmospheres},
author = {Antonija Oklopčić and Christopher M. Hirata and Kevin Heng},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.07185},
year = {2016}
}
备注
revised version, accepted for publication in ApJ