利用高分辨率光谱穿透云层观测

在过去十年中，地基高分辨率多普勒光谱（HRS）已在凌星与非凌星热木星中探测到众多物质，并且非常适合于温暖海王星与超级地球的大气表征。这些较冷且较小的系外行星中有许多在低分辨率近红外观测中显示出多云大气，使得对化学物质的约束变得困难。我们研究了 HRS 如何凭借其对探测云层之上更高高度的光谱线核的敏感性来改善这些情况。我们为温暖海王星 GJ~3470~b 建模了透射光谱，并确定了利用 CARMENES、GIANO 与 SPIRou 光谱仪探测 H$_2$O 的可行性。我们还为另一颗温暖海王星 GJ~436~b 在一系列云顶压强与 H$_2$O 丰度下建模了光谱网格。我们表明，在适度的观测时间内两颗行星上的 H$_2$O 均可被探测到，并且 HRS 打破了高 H$_2$O 丰度—高云层退化关系。然而，只有在高金属丰度情形下才能对丰度与云顶压强给出有意义的约束。我们还表明，从 GJ~436~b 的多云模型出发，CH$_4$ 与 NH$_3$ 的探测是可能的。最后，我们展示了地球透射光谱的存在如何阻碍在最多云情形下对 H$_2$O 的探测，因为凌星吸收与最强的 H$_2$O 特征重叠。HRS 对分子物种可能给出的约束可用于成分分析，并在未来研究此类行星的化学多样性。