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超热木星WASP-178b中硅酸盐云前体对紫外线的吸收

摘要

人们发现,在亚恒星大气中,气溶胶几乎无处不在123..这些气溶胶在系外行星上开始形成的精确温度还没有受到观测的限制。理论模型和对微弱光谱特征的观测表明,硅酸盐云在至少950到2,100 K之间的系外行星中发挥着重要作用(参考文献)。4).然而,一些巨大的行星被认为足够热,可以完全避免凝结56.在这里,我们报告了超热木星WASP-178b(约2450 K)的近紫外透射光谱,它表现出大量的吸收。贝叶斯检索表明存在含有硅和镁的气态难降解物质,它们是在较低温度下凝结云的前体。特别是SiO,据我们所知,以前没有在系外行星上发现过,但在WASP-178b中存在SiO,与理论预期一致,它是高温下的主要含硅物种。这些观测结果使我们能够重新解释之前对HAT-P-41b和WASP-121b的观测结果,这些观测结果没有考虑SiO,表明硅酸盐云的形成始于平衡温度在1950到2450 K之间的系外行星。

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图1:WASP-178b nuv -光透射光谱。
图2:nuv -光透射光谱对比。
图3:大气结构和凝结曲线。

数据可用性

这项研究的原始数据,HST项目16068,可以通过空间科学望远镜研究所的米库尔斯基太空望远镜档案馆(https://archive.stsci.edu/).

代码的可用性

用现有的STScI CALWF3管道对原始数据进行约简,用公共的IRAF apall程序提取光谱。光曲线拟合使用自定义例程,由于未记录的复杂性,我们选择不公开。模型和检索是使用PHOENIX生成的,PHOENIX是一种专有代码,但在许多出版物(例如参考文献)中都有描述。6667

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下载参考

确认

感谢UV-SCOPE团队的相关讨论。我们感谢T. Barman在大气反演计算中使用的计算资源。这项工作由NASA通过太空望远镜科学研究所的HST-GO-16086提供支持,该研究所由AURA公司根据NASA合同NAS 5-26555运营。这项研究利用了NASA天体物理数据系统和NASA系外行星档案,该档案由加州理工学院根据美国国家航空航天局系外行星探索计划的合同运营。

作者信息

作者及隶属关系

作者

贡献

J.D.L.和D.K.S.对这项工作做出了同样的贡献。J.D.L.在d.k.s.、z.r.、h.r.w.、k.b.s.、N.N.和P.L.的协助下领导了观测建议。J.D.L.还领导了检索分析。D.K.S.与Z.R, H.R.W, J.J.S.和A.T.W.一起领导了数据分析,所有作者都讨论了数据分析和解释,并对手稿进行了评论。

相应的作者

对应到约书亚·d·洛斯林格大卫·k·辛

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有利益竞争。

同行评审

同行评审信息

自然感谢Tad Komacek和其他匿名审稿人对这项工作的同行评审所做的贡献。同行评审报告是可用的。

额外的信息

出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1 WASP-178b HST/WFC3/UVISG280凌日白光曲线

错误条显示1-σ不确定性。左列(一个ce)表示谱级为+1,而右列(bdf)表示−1谱阶。最上面一行(一个b)为原始光线曲线,中间一行(cd)是剔除了系统分类并进行了凌日拟合的光曲线,而底部一行(ef)为残差,残差的标准差也显示(虚线)。分箱剩余均方根值的图也显示为插图。

图2 WASP-178b nuv -光学光曲线对比。

两个例子用1-拟合光曲线σ来自光谱箱的+1光谱阶的不确定性覆盖0.2412 (一个ce)和0.5875 μm (bdf),过境深度分别为1.48±0.04%和1.16±0.03%。行与扩展数据图相同。1

图3 WASP-178b谱序比较。

WFC3/UVIS G280传输谱的WASP-178b(带1-σ不确定性)来自+1(蓝色)和−1(红色)阶。由于通量的降低,−1阶显示出较大的不确定性,但传输光谱显示出良好的一致性,包括在0.2和0.3之间增强的NUV吸收µm。

图4 WASP-178b凌日不对称分析。

一个, 0.18-0.28µm WASP-178 b的NUV光曲线(带有1-σ不确定性),具有最佳拟合的对称光曲线,以及不对称光曲线,表示具有更热/更大的尾部结束符和更冷/更小的前面结束符的场景。前导终结线半径设置为光学值,后导终结线半径固定为符合NUV凌日深度的值。该图显示了残差的均方根散射,作为每个bin的点数N的函数。b,对称光曲线和非对称光曲线的残差拟合。

图5 WASP-178b大气反演后验分布。

反演后验分布的二维截面,拟合参数为一维边缘分布。所引用的量是平均值和1-σ检索值。前五个参数是ref中的温度结构参数化。57,第六个是参考半径,最后八个是各种原子和分子的丰度。

图6 WASP-178b nuv -光透射光谱(无SiO)。

同Fig。1,但对于没有SiO的检索。注意Mg I和Fe II吸收的结合能力产生大的短波经深。

扩展数据图7硅和铁的化学平衡。

重要含硅品种的分压(一个)和含铁物种(b)随温度的变化而变化。平衡化学丰度用GGchem计算69

图8 WASP- 178b的高分辨率HST/STIS/E230M透射谱图

WASP-178b的NUV高分辨率凌日光谱(含1-σ与Fe II周围的WASP-121b相比(一个)及Mg II (b)线。所示为来自STIS E230M的WASP-178b(红色),WASP-121b的光谱17(灰色)和低分辨率UVIS光谱(蓝色)。WASP-121b表现出强烈的Fe II和Mg II吸收特征,而WASP-178b E230M光谱与宽带NUV连续谱一致,不含Fe II和Mg II。

扩展数据表1 WASP-178 HST/WFC3/UVIS传输频谱和噪声特性
表2 WASP-178b拟合并反演轨道和大气参数

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引用本文

洛斯林格,j.d.,辛,d.k.,鲁斯塔姆库洛夫,Z。et al。超热木星WASP-178b中硅酸盐云前体对紫外线的吸收。自然604, 49-52(2022)。https://doi.org/10.1038/s41586-022-04453-2

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