暗淡绿点：利用系外极光表征比邻星 b 的方法
地球与行星天体物理
2017-03-08 v2 天体物理仪器与方法
摘要
我们研究了探测可能宜居的系外行星比邻星 b 极光发射的可行性。探测到极光将独立证实该行星的存在，约束其大气的存在和成分，并确定行星的偏心率和倾角，从而打破质量-倾角的简并性。如果比邻星 b 是一颗具有类地大气和磁场的岩质行星，我们估计在稳态恒星风下，5577 Å OI 极光线处的功率约为 0.1 TW，即比地球上的极光强约 100 倍。这对应于在 5577 Å 线附近的窄带内 10^{-6}-10^{-7} 的行星-恒星对比度，尽管在强磁层扰动期间（极光功率 1-10 TW）可能实现更高的对比度（10^{-4}-10^{-5}）。我们在比邻星 b 的 HARPS 数据中搜索了 5577 Å 线以及其他显著的氧和氮谱线，但没有发现信号，表明 OI 极光线对比度必须低于 2×10^{-2}（功率 ≲ 3,000 TW），这与我们的预测一致。我们发现，使用当前和计划中的望远镜可能无法观测到 0.1 TW 的极光发射线。然而，未来使用天基日冕仪望远镜或配备日冕仪的地基极大望远镜（ELT）进行观测，可以在约 1 天的曝光时间内将灵敏度推至太瓦级氧极光（对比度 7×10^{-6}）。如果日冕仪设计对比度能达到 10^{-7} 且仪器噪声可忽略不计，未来的概念 ELT 可以在几个夜晚内观测到稳态极光发射。
引用
@article{arxiv.1609.09075,
title = {The Pale Green Dot: A Method to Characterize Proxima Centauri b using Exo-Aurorae},
author = {Rodrigo Luger and Jacob Lustig-Yaeger and David P. Fleming and Matt A. Tilley and Eric Agol and Victoria S. Meadows and Russell Deitrick and Rory Barnes},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.09075},
year = {2017}
}
备注
19 pages, 4 tables, 10 figures. Accepted to ApJ