解读大气

15 个章节,每章都是附物理原理和出处的动画讲解。每幅图都说明自己是示意图、基于存储数值的模型还是真实数据,以及夸张了多少。只有凌星一章讲的是 SetuHQ 自己做的事。

第 11 章,共 15 章 · 说明:SetuHQ 不执行此项

解读大气

凌星期间,一小部分星光会穿过行星边缘的大气。在分子吸收的波段,大气在更高处就已不透明,因此行星在这些波长下看起来略大一些。SetuHQ 不进行光谱分析:这里说明的是 JWST 级望远镜如何解读大气。

示意图
行星边缘及其稀薄大气(大气厚度被放大十倍绘制),星光从中穿过。两条从 0.5 到 5.1 微米的伪彩色光谱条:一条仅为星光,另一条为凌星期间,随着行星穿过,在钠、钾、水、甲烷、二氧化碳和一氧化碳的真实位置出现暗吸收带。

大气的一个标高 H = k_B T/(μ m_H g) 会使凌星深度改变约 2 H Rp/R★²。强特征跨越几个标高。小恒星周围炽热、膨胀、富氢的行星给出的信号最大(Seager & Sasselov 2000;Winn 2010)。

量数值出处
WASP-39 b 标高(μ = 2.3)930 kmexoplanet.eu Mp = 0.28 MJ,Rp = 1.27 RJ;Teq 1116 K(Faedi et al. 2011)[calc]
WASP-39 b:每个标高对应的深度变化436 ppmR★ = 0.895 R☉ [计算值]
WASP-39 b: CO₂ at 4.3 µm26σJWST ERS Team 2023
pi Men c:按标高计,富 H₂17 ppmTeq 1147 K(exoplanet.eu)[计算]
pi Men c:每个标高,水蒸气(μ = 18)2.1 ppm[计算值]
pi Men c:SetuHQ 存储的凌星深度241 ppmsetuhq run(真实数据)

The bars are schematic: band positions are real (NIST CCCBDB fundamentals and Schwieterman et al. 2018), shapes and strengths are not. False colour: infrared is invisible to the eye. Which vibration makes each band ›

真实光谱:JWST 观测的 WASP-39 b

真实数据,附出处
WASP-39 b 的 JWST NIRSpec PRISM 透射光谱:36 个带误差棒的分档数据点及论文的最佳拟合模型;最深的点位于 4.37 微米处,即二氧化碳谱带。

真实数据,附引用。Carter et al. 2024,Nature Astronomy 8,1008,doi:10.1038/s41550-024-02292-x;数据:Products and Models for "A benchmark JWST near-infrared spectrum for the exoplanet WASP-39 b",Zenodo 记录 10161743,许可 CC-BY-4.0。文件 ZENODO/4_TRANSMISSION_SPECTRA/Fixed_LimbDarkening/NIRSpec_PRISM/bins_scale5.csv,获取于 2026-10-19;深度 = (Rp/R★)²;误差 = 2·(Rp/R★)·σ,取已发表的下误差与上误差中的较大者。曲线为论文的最佳拟合模型,而非 SetuHQ 的模型。

大气实验室

开启或关闭分子,并调整温度、平均分子量和谱带强度。本实验室根据 WASP-39 b 已存储的质量和半径计算标高及每个标高对应的深度,然后叠加各分子的谱带。这是一个简化的玩具模型,并非辐射转移计算:谱带中心是真实的,谱带宽度为显示而选定,强度以标高为单位,由滑块设定。

基于存储数值的模型
大气实验室:针对已开启的分子,在所选温度、平均分子量和谱带强度下,从 0.5 到 5.4 微米的模型透射光谱;加载后叠加 WASP-39 b 的 JWST 数据点。
出处

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