Espectro de relación de flujo de planeta a estrella real dominado por N2 con S/N = 20 (rojo) asumido frente a 1000 espectros recuperados muestreados aleatoriamente con intervalos de confianza del 95%. El espectro azul es el espectro promedio generado a partir de los 1000 modelos trazados que conforman nuestro intervalo de confianza. — Doctorado en Astronomía EP
La espectroscopía de imágenes directas con futuros telescopios espaciales limitará la composición de la atmósfera terrestre y potencialmente detectará gases con firma biológica. Un indicador prometedor de vida es la abundante presencia de oxígeno en la atmósfera.
Sin embargo, varios procesos no biológicos también pueden conducir a la acumulación de oxígeno en las atmósferas de planetas potencialmente habitables alrededor de estrellas similares al Sol. En particular, la ausencia de gases de fondo no condensables, como el N2, puede provocar un escape significativo de hidrógeno y una acumulación de O2 abiótico, por lo que determinar la composición de la atmósfera de fondo es crucial para poner en contexto cualquier descubrimiento de oxígeno. Aquí, realizamos recuperaciones en planetas terrestres simulados directamente utilizando rfast, un nuevo conjunto de recuperación de atmósferas exoplanetarias con capacidades de análisis directo de imágenes.
Al simular recuperaciones analógicas terrestres de diversas composiciones atmosféricas, propiedades de las nubes y presiones superficiales, determinamos el rango de longitud de onda, la resolución espectral y la relación señal-ruido (S/N) necesarios para limitar la identidad y abundancia de los gases de fondo. . Encontramos que los fondos de N2 pueden identificarse de forma única mediante S/N ~20 observaciones, siempre que la cobertura de longitud de onda se extienda más allá de ~1,6 µm para excluir atmósferas dominadas por CO2. Además, existe una baja probabilidad de atmósferas dominadas por O2 debido a la desintegración de O2-N2 que está completamente excluida sólo en S/N∼40.
Si la cobertura de longitud de onda se limita a 0,2-1,1 µm, aunque se pueden excluir todos los demás fondos químicamente plausibles, no se pueden distinguir los fondos de N2 y CO. En general, las recuperaciones simuladas y los cálculos del tiempo de integración asociados indican que se necesita una cobertura del infrarrojo cercano de al menos 1,6 μm y aperturas cercanas a los 8 m para excluir falsos positivos para la biofirma de O2 dentro de tiempos de integración factibles.
Sawyer Hall, Joshua Christian Toton, Tyler Robinson, Arno Salvador, Jonathan J. fortney
Comentarios: 22 páginas, 18 números
Temas: La Tierra y la astrofísica planetaria (astro-ph.EP)
Citar como: arXiv:2311.13001 [astro-ph.EP] (O arXiv:2311.13001v1 [astro-ph.EP] para esta versión)
Referencia de la revista: The Astronomical Journal, 166, 254. (2023)
Identificación digital relevante:
https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad03e9
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Día de entrega
De: Salón Sawyer
[v1] Martes 21 de noviembre de 2023, 21:22:59 UTC (11.214 KB)
https://arxiv.org/abs/2311.13001
astrobiología,