Werden bei der Untersuchung der Atmosphäre eines Exoplaneten die Emissionsspektren des Sterns oder das Licht des Planeten verwendet?

Mein Verständnis der Hauptmethode, die wir verwenden, um die Zusammensetzung der Atmosphäre eines Exoplaneten herauszufinden, ist, dass sichtbares Licht, wenn ein Exoplanet seine Sonne durchquert, durch die Atmosphäre des Planeten geht und von den Elementen in der Atmosphäre absorbiert wird. Wir beobachten dann diese Absorptionslinien, um die chemische Zusammensetzung herauszufinden, richtig? Oder verstehe ich hier einige Details falsch?

Meine Hauptfrage ist, ist das Licht, das die Atmosphäre des Planeten durchdringt, das Licht der Sonne oder das Emissionsspektrum der Sonne?

Wird das Sternenlicht verschiedener Sterne auch unterschiedliche Absorptionslinien verursachen? Wie zum Beispiel ein Planet X, der einen Stern der M-Klasse umkreist, im Gegensatz zu demselben Planeten X, der einen Stern der G-Klasse umkreist. Wenn man bedenkt, dass beide Sterne unterschiedlich sind, aber die Planeten gleich sind, wären die Absorptionsbanden des Planeten in jedem Fall unterschiedlich?

Verweise

Antworten (2)

Die drei gängigen Techniken, die zum Erfassen der Spektren von Exoplaneten und ihren Atmosphären verwendet werden, sind:

Wenn man bedenkt, dass beide Sterne unterschiedlich sind, aber die Planeten gleich sind, wären die Absorptionsbanden des Planeten in jedem Fall unterschiedlich?

Es wird keinen Unterschied machen, da die Absorptionslinien der Atmosphäre ausschließlich planetenabhängig sind und das polychromatische Licht des Sterns sicherstellt, dass dieselben Linien unabhängig von der Sonne angezeigt werden.

Bedeutet die erste Methode also, dass wir die Absorptionsspektren bei verschiedenen Wellenlängen messen?
Ja, in der Tat. Hier ist ein Bild der Wellenlängen, die den gemessenen Na-ID- Absorptionslinien entsprechen: aanda.org/articles/aa/full_html/2015/05/aa25729-15/F2.html
Nach meinem Verständnis absorbiert ein Element also verschiedene Wellenlängen und kann eine bestimmte Wellenlänge von UV-Strahlen genauso absorbieren, wie es die von sichtbarem Licht absorbieren könnte. Aber warum messen wir auch UV-Strahlenabsorption anstelle von sichtbarem Licht? Liegt es an Problemen mit der Rotverschiebung und der Umwandlung in Hintergrundgeräusche?
Die Absorptionslinien sind diskret, was bedeutet, dass ein bestimmtes Element immer die gleichen Frequenzen absorbiert. Man könnte es sich als „Fingerabdruck“ der Elemente vorstellen. Die im oben genannten Bild gezeigte Frequenz liegt im sichtbaren Lichtbereich bei 589 N M . Mehr über Absorption: astronomy.swin.edu.au/cosmos/a/absorption+line

Wenn Sie nach einfachen Prinzipien und nicht nach technischen Einzelheiten nach einer einfachen Antwort suchen, wäre dies das Bild ...

Wenn der Exoplanet zwischen unserem Sichtpunkt und seinem Stern hin und her wechselt, blockiert seine Scheibe einen Teil des Lichts. Dies führt zu einer Verdunkelung des Sternenlichts, das wir empfangen. Letzteres kann analysiert werden, wie wir es für Licht jeder Quelle tun. Es wird durch ein Schwarzkörperspektrum mit dunkleren Linien, die den Absorptionslinien der in der Sternatmosphäre vorhandenen Elemente/Spezies entsprechen, gut angenähert.

Wenn die exoplanetare Scheibe, die das Licht blockiert, auch eine Atmosphäre hat, werden die Bestandteile der letzteren ihre typischen Linien absorbieren und dies führt zum Erscheinen von dunkleren und/oder neuen Linien im Sternenspektrum, wie es empfangen wird.

Prinzipiell könnte es auch einen Streueffekt der exoplanetaren Atmosphäre geben. Beispielsweise würde ein Beobachter auf dem Mond während einer Sonnenfinsternis die insgesamt ohnmächtig werdende Sonne, die Absorptionslinien durch terrestrische Luft und eine global unterschiedliche Spektralverteilung in Richtung Rot durch Streuung, auch durch Luft, beobachten.

Bei weit entfernten exoplanetaren Systemen ist es jedoch schon erstaunlich, dass wir die Linienanalyse durchführen können, da all dies nur dem kleinen Teil des Sternflusses passiert, der vom Planeten und gleichzeitig von unserem Teleskop abgefangen wird.

Meine Hauptfrage ist, ist das Licht, das die Atmosphäre des Planeten durchdringt, das Licht der Sonne oder das Emissionsspektrum der Sonne?

Die Emission der Sternatmosphäre zu uns oder zum Exoplaneten wird mit der eigentlichen Emission der Photosphäre gemischt. Praktisch ist es das Sternenlicht, wie auch immer Sie es nennen möchten. Es hat keinen wirklichen Einfluss auf die obige schwierige Messung. Sie sind richtig schwierig, weil wir winzige Änderungen im Vergleich zu einer viel helleren und größeren (winkeligen) Quelle sehen müssen.

Wenn man bedenkt, dass beide Sterne unterschiedlich sind, aber die Planeten gleich sind, wären die Absorptionsbanden des Planeten in jedem Fall unterschiedlich?

Nein. Prinzipiell könnte es Unterschiede in der Nachweisbarkeit geben, aber die Absorptionslinien sind typisch für den Absorber und nicht für die Anregungsquelle. Offensichtlich können wir nicht nur mit sichtbarem Licht nach Absorption im UV suchen. Aber die sehr breite Emission von Sternen bietet ziemlich die gleiche spektrale Abdeckung in Bezug auf Wellenlängen.

Können Sie erklären, was Sie mit den Absorptionslinien der Sternatmosphäre gemeint haben? Ich kann es nicht verstehen. Wie kann ein Stern eine Absorptionslinie haben, wenn es das Ding ist, das Licht emittiert? Es gibt kein anderes Licht, das es absorbieren könnte, oder?
@HankRyan Lesen Sie das Papier, das ich zur Übertragung angehängt habe, zu meiner Antwort unten. Tolles Beispiel wie die Absorptionslinien gemessen werden!
@Wilhelmroentgen Ich habe versucht, es zu lesen, aber ich kann nicht viel davon verstehen, da die Sprache für mein Verständnis viel zu komplex ist, sorry
@HankRyan ja, die Sterne strahlen Licht aus, aber was sie umgibt, absorbiert und emittiert wieder. Da die Reemission zufällig ausgerichtet ist, wird das Licht, das uns erreicht - bei dieser bestimmten Wellenlänge, die absorbiert wird - gedimmt. Ist nicht viel anders (für das, was hier relevant ist), als einen transparenten Farbfilter zwischen eine weiße Lampe und uns zu legen. Wenn der Filter absolut rot ist, ist das Licht, das uns erreicht, im Grün unberührt und im Rot schwächer. Ersetzen Sie jedoch die Farbe durch diskrete Wellenlängen.
@Alchimista Was bedeutet zufällig orientierte Remission? Da der Stern seine eigenen Emissionsspektren haben wird, wird dies dazu führen, dass größere Sterne mit unterschiedlichen Absorptionsspektren dazu führen, dass Planeten unterschiedliche Absorptionsspektren abgeben? Oder beeinflussen die Absorptionsspektren von Sternen nicht die Absorptionsspektren eines Planeten? Ist der transparente Filterteil ein Phänomen der „Absorptionsspektren“ des Films? Auch wenn es die Farbe Rot reflektiert, so dass wir es als Rot sehen, wie wird es in Rot dunkler?
@HankRyan bedeutet, dass ein Atom, das ein Photon absorbiert, es in alle Richtungen wieder emittieren kann, nicht unbedingt und sogar nicht wahrscheinlich entlang der Ankunftsrichtung. Dies führt zu einer Nettoabsorption, selbst wenn Atome dieselbe Wellenlänge absorbieren und wieder emittieren können. Der Rest ist genau das, was bereits in meiner Antwort steht. Die Absorption eines Systems ist eine Eigenschaft an sich. Die beiden Sterne können die Beobachtungen höchstens erschweren, aber es hat nichts mit einfachen Prinzipien zu tun, die wir diskutieren.
Wenn der Filter, den Sie sehen, rot statt blau oder grün ist, wie in meinem Beispiel, wäre der abgeblendete Teil natürlich das blaue Grün. Vergessen Sie hier sogar den Begriff Reflexion. In meinem Beispiel gibt es keine.
@Alchimista Wenn also ein Atom ein Photon emittiert, emittiert es es in alle Richtungen, was bedeutet, dass es nicht nur ein Photon herausschießt? Es schießt viele aus?
@Hash ein isoliertes Atom emittiert ein Photon, nachdem es eines absorbiert hat. Aber nicht in Richtung des ankommenden. Als Nettoergebnis erreicht das Photon Ihre Augen / Ihr Zielfernrohr nicht, es wird trotzdem in Bezug auf die Nettoabsorption absorbiert. Es gibt viele Phänomene in Molekülen usw., aber ich habe mich auf die Wiederemission bezogen, nur um eine klassische Frage zu vermeiden (warum gibt es atomare oder ionische Absorptionslinien, wenn jede wieder emittiert, was sie absorbieren kann?)
Werden bei der Untersuchung der Atmosphäre eines Exoplaneten die Emissionsspektren des Sterns oder das Licht des Planeten verwendet?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v