系外巨行星凌日期间的理论透射光谱

对HD 209458 b——一颗绕类太阳恒星运行的系外行星——的近期凌日观测证实它是一颗气体巨行星，并确定其轨道倾角为85度。该倾角使得对行星大气的研究成为可能。本文讨论凌日期间行星的透射光谱。该方法的基本原理是：当恒星光穿过行星大气层边缘上方时，行星大气的吸收特征会叠加在恒星光谱上。行星透明大气面积与恒星面积之比很小，约为 $10^{-3}$ 至 $10^{-4}$；因此该方法要发挥作用，需要行星具有非常强的光谱特征。我们利用近距系外巨行星模型估算了有前景的吸收特征：碱金属线，特别是Na I和K I共振双线，以及1083.0 nm处的He I $2^3S$ - $2^3P$ 三重线。如果观测成功，将约束视线方向的温度、压力和密度。最重要的是，观测将约束云深，从而区分不同的大气模型。我们还讨论了该方法对不同轨道距离以及绕非类太阳恒星运行的系外巨行星的潜力。