利用中红外碰撞吸收灵敏探测系外行星氧
地球与行星天体物理
2020-01-07 v1
摘要
6.4 um 处由碰撞诱导的基本振转带是红外波段 O2 最重要的吸收特征（Timofeyev 和 Tonkov，1978；Rinsland 等，1982，1989），然而此前由于若干原因它未被纳入系外行星光谱分析。要么未包含 CIA，要么使用了不完整或已过时的 CIA 数据库。此外，当前版本的 HITRAN 未包含 6.4 um 处与其他碰撞伙伴（O2-X）的 CIA。我们基于 Rinsland 等（1989）的参数化 6.4 um O2-N2 CIA 以及基于 Baranov 等（2004）的 O2-CO2 CIA，将 O2-X CIA 特征纳入透射光谱模拟。本文报道 O2-X CIA 可能是凌星观测中最可探测的 O2 特征。对于太阳 5 pc 内潜在的 TRAPPIST-1e 类系统，在具有生物量 O2 的现代类地多云大气中，它可能是用 JWST（使用 MIRI LRS）唯一可探测的 O2 特征。此外，我们表明 6.4 um O2-X CIA 在富 O2 的干涸大气中（Luger 和 Barnes，2015）将十分显著，并可在仅数次凌星中被 JWST 探测到。对于 5 pc 以外的系统，该特征因此可作为具有非生物“假阳性”O2 大气的无生命行星的有力判别依据——因为它们仅在这些较高 O2 压强下可被探测到。
引用
@article{arxiv.2001.01361,
title = {Sensitive Probing of Exoplanetary Oxygen via Mid Infrared Collisional Absorption},
author = {Thomas J. Fauchez and Geronimo L. Villanueva and Edward W. Schwieterman and Martin Turbet and Giada Arney and Daria Pidhorodetska and Ravi K. Kopparapu and Avi Mandell and Shawn D. Domagal-Goldman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.01361},
year = {2020}
}
备注
Published in Nature Astronomy