暗淡蓝点：使用行星光谱生成器模拟超逼真系外地球的信号
地球与行星天体物理
2024-11-20 v1 天体物理仪器与方法
摘要
行星的大气和表面表现出极大的空间变化，这直接影响了该天体的光谱，即使这可能无法在空间上分辨出来。在此，我们将地球作为系外行星进行超逼真的辐射模拟，包含数千次模拟，并研究其未分辨光谱。我们使用了行星光谱生成器上的 GlobES 模块，并按照现代地球研究和应用回顾性分析 (MERRA2) 数据库中的描述对大气进行了参数化。将模拟生成为高空间分辨率图像，并与 L1 点的 DSCOVR EPIC 和地球静止轨道的 Himawari8 卫星的空基观测结果进行比较，证实了模拟的空间变化和光谱强度。DSCOVR EPIC 相机仅在窄波段工作，但展示了强一致性。结果表明，气溶胶和微小颗粒在定义地球反射光谱中起着重要作用，对其特征蓝色贡献显著。随后，采用综合噪声模型来约束作为不同地表和云层覆盖函数的 O2、O3 和 H2O 检测所需的曝光时间，针对包括宜居世界天文台在内的多个概念天文台进行了分析。云层覆盖增强了在反射光下对行星的可探测性，这对未来 HWO 的设计具有重要影响。HWO 概念观测所研究的特征所需的时间比 LUVOIR A 长 3 到 10 倍，但性能优于无遮星板的 HabEx。代码、例程和噪声模型已公开发布。
引用
@article{arxiv.2411.12708,
title = {The pale blue dot: using the Planetary Spectrum Generator to simulate signals from hyper realistic exo-Earths},
author = {Vincent Kofman and Geronimo Villanueva and Thomas Fauchez and Avi Mandell and Ted Johnson and Allison Payne and Natasha Latouf and Soumil Kelkar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.12708},
year = {2024}
}
备注
25 pages, 7 figures