JWST剥离TRAPPIST-1耀斑干扰的技术方法

一、‌数据采集策略‌


JWST如何剥离TRAPPIST-1耀斑的干扰?  第1张
(图片来源网络,侵删)

多次凌日观测叠加‌


JWST通过累积多次行星凌日事件(如TRAPPIST-1e的4次凌日数据),利用统计学方法分离恒星耀斑的随机噪声与行星大气的稳定信号‌。

每次凌日时,星光穿过行星大气层会留下特定吸收特征,而耀斑的干扰表现为短暂的光谱波动,通过时间序列分析可区分两者‌。


高精度光谱仪校准‌


使用近红外光谱仪(NIRSpec)捕捉恒星光谱的细微变化,结合恒星活动模型(如星斑分布)校正耀斑导致的“污染”数据‌。

二、‌数据处理技术‌


恒星噪声剥离算法‌


研究团队开发了专用算法,通过对比恒星耀斑爆发前后的光谱差异,动态剔除异常信号,保留行星大气的吸收特征‌。

例如,TRAPPIST-1e的观测中,科学家耗时一年以上校正恒星磁场活动(星斑)的干扰‌。


排除法验证‌


通过排除耀斑主导的模型(如无大气层或纯氢大气),筛选出与氮气/甲烷大气匹配的光谱特征‌。

三、‌未来优化方向‌


计划追加15次凌日观测以提升信噪比,并利用JWST的中红外仪器(MIRI)进一步验证大气成分‌。


四、‌挑战与局限‌

红矮星耀斑的不可预测性仍可能掩盖微弱的大气信号,需结合恒星物理模型与长期监测‌。