利用行星光谱生成器的新快速采样方法模拟有希望的直接成像目标天大将军六d的反射光系外行星光谱
地球与行星天体物理
2021-07-02 v1 天体物理仪器与方法
摘要
系外行星反照率轮廓的模拟对于规划和解释未来直接成像观测至关重要。本文中我们演示使用行星光谱生成器(Planetary Spectrum Generator)生成反射光系外行星光谱的模拟。我们利用PSG考察与所有直接成像系外行星光谱模型相关的多个问题，并为一颗明亮邻近系外行星天大将军六d（ Andromedae d，下一代设施潜在的直成像目标）制作样本光谱。我们引入一种新颖、快速且精确的子采样技术，相较Chebyshev-Gauss采样，在中高分辨率采样下可使盘积分光谱计算加快一个数量级。利用该方法及基于第一性原理推导的天大将军六d大气，我们模拟了多种不同潜在大气构型的相位依赖光谱。天大将军六d的模拟光谱包含具有不同霾与云属性的版本。基于对该行星轨道参数、相位与光照适宜的模型光谱及真实仪器噪声参数的综合分析，我们发现天大将军六d是南希·格雷斯·罗曼空间望远镜(Nancy Grace Roman Space Telescope)日冕仪仪器(CGI)潜在的有利直接成像与光谱目标。当纳入对应于罗曼CGI SPC光谱模式的噪声模型时，PSG预言在罗曼CGI SPC光谱模式（R=50光谱）中心波长 bin 及Band 1 HLC成像模式下达到模拟光谱信噪比10所需时间分别约为400小时和少于40小时。我们还讨论了未来观测中提取该行星及其大气信息的潜在途径，并发现罗曼观测或能限定行星内部温度。
引用
@article{arxiv.2107.00015,
title = {Simulating Reflected Light Exoplanet Spectra of the Promising Direct Imaging Target, $\upsilon$ Andromedae d, with a New, Fast Sampling Method Using the Planetary Spectrum Generator},
author = {Prabal Saxena and Geronimo L. Villanueva and Neil T. Zimmerman and Avi M. Mandell and Adam J. R. W. Smith},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.00015},
year = {2021}
}
备注
23 pages, 14 figures