非凌星类地系外行星的热相位曲线 1. 大气表征

尽管凌星光谱学是研究系外行星大气成分、热性质和动力学的有力方法，但只有少数凌星类地系外行星会足够近，以允许进行有意义的凌星光谱观测。热相位曲线（行星视红外发射随其轨道相位的变化）已在凌星和非凌星构型的热木星上被观测到，并且可能对热的类地系外行星进行观测。我们研究了一颗潮汐锁定的类地行星的热发射随大气压增加的波长和相位变化，并探讨了这些多波段相位曲线的可观测性以及利用它们探测大气成分的能力。我们使用三维气候模型（GCM）模拟了一颗围绕 M3 矮星在 8 天轨道上运行的类地行星的 CO2 大气及其视红外发射随轨道相位的变化。我们估算了在 2.5 至 20 微米之间的窄波段内，对于用 6 米和 1.5 米望远镜（分别为 JWST 和 EChO 的口径）观测的 10 pc 目标，其信号与光子噪声比。我们发现大气吸收带在我们称之为“变异光谱”中产生特征。没有大气的行星会产生大的变化，并且可以很容易地与稠密的吸收大气区分开来。对邻近系统的光子噪声受限的分光光度测量可以使我们探测并表征从径向速度巡天中已知的非凌星类地行星的大气。这类观测的两个明显障碍是至少在一个轨道周期内所需的光度灵敏度（1E-5）以及恒星的固有变异性。然而，克服这些障碍将使我们能够获得比凌星光谱学多一个数量级的目标。