针对预期 TESS 行星的模拟 JWST/NIRISS 凌星光谱及其与空间与地面巡天所选发现的比较
摘要
凌星系外行星巡天卫星（TESS）将于 2018 年开展一项为期 2 年的宽场巡天任务，发现超过一千颗类地、超级地球和亚海王星大小的系外行星，可能适合使用詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）进行后续观测。本工作旨在通过采用模拟工具估算透射光谱中可实现的信噪比（S/N），来理解预期 TESS 行星发现对于 JWST 近红外成像仪和无缝光谱仪（NIRISS）大气表征的适用性。我们将该工具应用于 TESS 预期行星产率的蒙特卡洛预测，然后将预期 TESS 发现的 S/N 与我们针对 18 颗已知系外行星的 S/N 估计进行比较。我们分析了结果对行星成分、云量和观测噪声下限存在的敏感性。我们发现数百颗半径在地球半径 1.5 至 2.5 倍之间的预期 TESS 发现将产生比该半径区间内当前已知系外行星（如 K2-3b 或 K2-3c）更高的 S/N。在类地行星区间，我们发现仅有少数预期 TESS 发现将产生比当前已知系外行星（如 TRAPPIST-1 行星、GJ1132b 和 LHS1140b）更高的 S/N。然而，我们强调该结果基于 Kepler 得出的出现率，并且共面致密多行星系统（例如 TRAPPIST-1）在预测的 TESS 行星产率中可能代表性不足。最后，我们应用我们的计算来估算致力于绘制氢主导与高分子量大气之间过渡区的 JWST 后续观测计划所需规模。我们发现介于 60 至 100 小时充电 JWST 时间之间的适度观测计划可确定该过渡的性质（例如阶跃函数 versus 幂律）。
引用
@article{arxiv.1711.02098,
title = {Simulated JWST/NIRISS Transit Spectroscopy of Anticipated TESS Planets Compared to Select Discoveries from Space-Based and Ground-Based Surveys},
author = {Dana R. Louie and Drake Deming and Loic Albert and L. G. Bouma and Jacob Bean and Mercedes Lopez-Morales},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.02098},
year = {2018}
}
备注
28 pages, 16 figures, Accepted by PASP. In this version, we modify Figures 8, 9, and 12 slightly for clarity, we add explanatory text in multiple locations, and we add Figure 3 to explain our S/N calculation. Figure 14 of this version replaces two Figures included previously