VIRA：面向JWST透射光谱的系外行星大气反演框架

JWST观测正通过透射光谱为系外行星大气带来重要的新见解。为了充分发挥JWST宽光谱范围和高灵敏度的全部潜力，系外行星大气反演要求底层模型具有高度的鲁棒性和准确性。我们提出了VIRA反演框架，该框架实现了受早期JWST系外行星透射光谱观测启发的一系列建模和推断能力。这包括三种互补的大气成分建模方法、三种大气气溶胶模型（包括具有物理动机的Mie散射方法），以及对相关噪声的考虑。VIRA支持级联反演架构，即进行一系列复杂度递增的反演。我们利用热土星WASP-39 b在$\sim$1-5 $\mu$m范围内的JWST透射光谱对VIRA进行了演示。除了证实先前的化学推断外，我们还在自由化学情况下反演了H$_2$O、CO、CO$_2$、SO$_2$和H$_2$S的分子丰度，得到超太阳的元素丰度log(O/H)=$-2.0\pm0.2$、log(C/H)=$-2.1\pm0.2$和log(S/H)=$-3.6\pm0.2$，以及C/O和S/O比率分别为$0.83^{+0.05}_{-0.07}$和$0.029^{+0.012}_{-0.009}$。这些丰度对应的O/H、C/H和S/H分别为太阳值的$20.1^{+10.5}_{-8.1}\times$、$28.2^{+16.3}_{-12.1}\times$和$20.8^{+10.3}_{-7.5}\times$，而土星的C/H $= 8.67\pm0.35 \times$太阳值。我们的结果表明，JWST透射光谱结合VIRA等反演框架如何测量巨系外行星的多元素丰度，并实现与太阳系行星的比较表征。