Un termómetro espectroscópico: espectroscopia de bandas vibratorias individuales con el ejemplo de OH en la atmósfera de WASP-33b

La espectroscopia de banda vibratoria individual ofrece la oportunidad de examinar las atmósferas de los exoplanetas en detalle al distinguir dónde las poblaciones de moléculas en estado vibratorio difieren de la hipótesis actual de una distribución de Boltzmann.

Aquí, se explora la recuperación de las bandas vibratorias de OH en las atmósferas de los exoplanetas usando el Júpiter caliente WASP-33b como ejemplo. Simulamos datos espectroscópicos de baja resolución para observaciones con el instrumento NIRSpec de JWST y usamos datos de observación de alta resolución obtenidos del instrumento Subaru InfraRed Doppler (IRD). Los conjuntos de secciones transversales de OH específicas de la banda de vibración se construyen y utilizan en las recuperaciones de los datos (reales) de baja y alta resolución (reales). Las observaciones de baja resolución se simulan para dos escenarios de emisión WASP-33b: bajo el supuesto de equilibrio térmico local (LTE) y un modelo de juguete no LTE para la excitación vibratoria de bandas seleccionadas.

Mostramos que las proporciones de mezcla para las bandas individuales se pueden recuperar con suficiente precisión para permitir la reconstrucción de las distribuciones vibratorias de la población de los modelos directos. Un simple ajuste de la distribución de Boltzmann en el caso de LTE muestra que la temperatura vibracional es recuperable de esta manera. Para aplicaciones de correlación cruzada de alta resolución, aplicamos un análisis de bandas vibratorias individuales a un espectro IRD de WASP-33b, aplicando una técnica de «no pelado».

Se encuentra que las significaciones de detección individuales para las dos bandas más fuertes son consistentes con las poblaciones de estado vibratorio distribuidas por Boltzmann consistentes con la temperatura efectiva de la atmósfera WASP-33b informada anteriormente. Mostramos la viabilidad de este enfoque para analizar las poblaciones de estados vibratorios individuales detrás de los espectros observados y simulados, incluida la reconstrucción de las distribuciones de población estatal.

Sam OM Wright, Stevanus K. Nugroho, Matteo Brogi, Neale P. Gibson, Ernst JW de Mooij, Ingo Waldmann, Jonathan Tennyson, Hajime Kawahara, Masayuki Kuzuhara, Teruyuki Hirano, Takayuki Kotani, Yui Kawashima, Kento Masuda, Jayne L. Birkby , Chris A. Watson, Motohide Tamura, Konstanze Zwintz, Hiroki Harakawa, Tomoyuki Kudo, Klaus Hodapp, Shane Jacobson, Mihoko Konishi, Takashi Kurokawa, Jun Nishikawa, Masashi Omiya, Takuma Serizawa, Akitoshi Ueda, Sébastien Vievard, Sergei N. Yurchenko

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Materias: Astrofísica terrestre y planetaria (astro-ph.EP)
Citar como: arXiv:2305.11071 [astro-ph.EP] (o arXiv:2305.11071v1 [astro-ph.EP] para este lanzamiento)
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De: Sam Wright
[v1] jueves, 18 de mayo de 2023 3:59:10 p. m. UTC (71 615 KB)
https://arxiv.org/abs/2305.11071
Astrobiología, Astroquímica