論文関連の(ほぼ)個人用メモ。



arXiv:1511.05528
Greene et al. (2015)
Characterizing transiting exoplanet atmospheres with JWST
(JWSTによるトランジット系外惑星大気の特徴付け)

概要

打ち上げ予定のジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (James-Webb Space Telescope, JWST)を用いて、大気のバルクの特徴をスペクトルから制限することが可能かについての研究を行った。想定する対象は、ホットジュピター、温暖な海王星型惑星 (warm Neptune)、温暖な小型海王星型惑星 (warm sub-Neptune)、低温なスーパーアースの大気モデルであり、それぞれクリアな大気、雲の多い大気、平均分子量が大きい大気を持つ場合についてである。

さらに、トランジットと二次食時の 1 - 11 μmでの透過スペクトルと放射スペクトルのシミュレーションを行った。これらの観測から、惑星の温度と分子の混合比 (メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、水、アンモニア)がどれだけ制限できるか見積もった。

その結果、1 - 2.5 μmの透過スペクトルからは、クリアな大気での主要な分子種の制限が出来ることが分かった。雲の多い大気、平均分子量が大きい大気の場合は、大気組成をよく制限するためには 1 - 11 μmの波長帯全てが必要である。

また、惑星からのフラックスが大きい場合、惑星からのフラックスと恒星からのフラックスの比が大きい場合は、放射スペクトルを用いるのが良い。太陽組成を持つホットジュピター大気における強い温度逆転層は、 1 - 2.5 μmかそれ以上の波長での熱放射の観測から検出することが出来る。さらに、1 - 5 μmかそれ以上の波長での熱放射の観測からは、温暖な惑星での温度-圧力分布 (T-P profile)の制限が可能である。

1 - 5 μmかそれ以上の波長での透過スペクトルを用いることで、ホットネプチューン・温暖な海王星型惑星で金属量 ([Fe/H])をよく制限する事が出来る。炭素と酸素の存在比は、いくつかの系ではファクター2良く制限することが出来る。

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