論文関連の(ほぼ)個人用メモ。



arXiv:2001.06430
Gibson et al. (2020)
Detection of Fe I in the atmosphere of the ultra-hot Jupiter WASP-121b, and a new likelihood-based approach for Doppler-resolved spectroscopy
(ウルトラホットジュピター WASP-121b の大気中の中性鉄原子の検出と，ドップラー分解分光観測のための尤度基準の新しいアプローチ)

概要

高分散ドップラー分解分光観測は，トランジット惑星と非トランジット惑星の双方の大気を探るための新しい手法である．ここではウルトラホットジュピター WASP-121b のトランジットの VLT/UVES での観測について報告する．この惑星は可視光波長での観測で，大気中に温度逆転層を持ち，複数の大気成分が検出されている惑星である．

UVES で取得された青い側の波長 3700-5000 Å での初期結果を提供する．この惑星大気中の中性の鉄原子のシグナルを，8σ を超える確度で検出した．これはこの惑星の成層圏での温度逆転に部分的に寄与しているか，もしくは温度逆転の全てを説明できる可能性がある．

しかし，一般的な相互相関手法を用いて，温度や存在度のような物理的なパラメータを抽出することは困難である．最近の先進的な取り組みでは，モデルを高解像度のデータセットに直接フィットさせるために使用可能な，尤度の「マッピング」が開発されている．モデルがデータに適合する可能性を直接計算する新しいフレームワークを導入し，MCMC の技法を使用して，パラメータ化されたモデル大気の事後分布を調べるために用いることができる．またこの手法は大気の物理的な広がりを復元するだけではなく，時間及び波長に依存する不定性を考慮する．

解析の結果，大気の温度は 3710 K と測定され，低解像度の観測と比較すると高層大気は高温であるという結果が示唆された．また，Fe I (中性鉄原子) のシグナルは，外気圏の Fe II (鉄イオン) のシグナルとは物理的に別れていることを示す．
しかし，温度測定は大気中のエアロゾルの特性と大きく縮退している．より洗練された大気モデルを用いたさらなる成分の検出や，これらの手法を低分散スペクトルと組み合わせることで，これらの縮退を破るのに使えるだろうと考えられる．

WASP-121b について

WASP-121b は，ウルトラホットジュピターと呼ばれる種類の惑星である．Very Large Telescope の UV-Visual Echelle Spectrograph (UVES) を用いてトランジットで観測した．中心星は等級が V~10.5，スペクトル型が F6V で，惑星はわずか 1.27 日で公転している．

惑星の平衡温度は 2400 K で半径が膨張しており，大気の特徴付け観測の良い対象である．実際この惑星は既にハッブル宇宙望遠鏡の低分散観測によって研究されており，大気中の水蒸気の検出と暫定的な TiO の検出が報告されている (Evans et al. 2016，Tsiaras et al. 2018)，また水の放射帯から，大気中の温度逆転の直接検出も報告されている (Ewans et al. 2017)，また VO と未知の青い波長での吸収 (SH と示唆) が 4000 Å 程度未満で報告されている (Evans et al. 2018)．

さらなる放射の測定では，VO の検出については強く支持されていないが (Mikal-Evans et al. 2019)，H^- の放射を示す．
紫外線の観測では，広がった，そして散逸する大気の存在が明らかにされており，Fe II と Mg II が検出されている．近紫外線観測での暫定的な超過吸収も報告されており (Salz et al. 2019)，広がった外気圏での金属の吸収が示唆される．

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