Producing optimized and accurate transmission spectra of exoplanets from telescope data has traditionally been a manual and labor-intensive procedure. Here we present the results of the first attempt to improve and standardize this procedure using artificial intelligence (AI) based processing of light curves and spectroscopic data from transiting exoplanets observed with the Hubble Space Telescope's (HST) Wide Field Camera 3 (WFC3) instrument. We implement an AI-based parameter optimizer that autonomously operates the Eureka pipeline to produce homogeneous transmission spectra of publicly available HST WFC3 datasets, spanning exoplanet types from hot Jupiters to sub-Neptunes. Surveying 42 exoplanets with temperatures between 280 and 2580 Kelvin, we confirm modeled relationships between the amplitude of the water band at 1.4um in hot Jupiters and their equilibrium temperatures. We also identify a similar, novel trend in Neptune/sub-Neptune atmospheres, but shifted to cooler temperatures. Excitingly, a planet mass versus equilibrium temperature diagram reveals a "Clear Sky Corridor," where planets between 700 and 1700 Kelvin (depending on the mass) show stronger 1.4um H2O band measurements. This novel trend points to metallicity as a potentially important driver of aerosol formation. As we unveil and include these new discoveries into our understanding of aerosol formation, we enter a thrilling future for the study of exoplanet atmospheres. With HST sculpting this foundational understanding for aerosol formation in various exoplanet types, ranging from Jupiters to sub-Neptunes, we present a compelling platform for the James Webb Space Telescope (JWST) to discover similar atmospheric trends for more planets across a broader wavelength range.


翻译:从望远镜数据生成优化且精确的系外行星透射光谱传统上是一项人工密集的手动处理过程。本文首次尝试利用人工智能(AI)技术改进并标准化该流程,对哈勃空间望远镜(HST)宽视场相机3(WFC3)观测的凌星系外行星光变曲线与光谱数据进行智能处理。我们开发了一种基于AI的参数优化器,可自主运行Eureka数据处理管线,对公开的HST WFC3数据集生成标准化的透射光谱,涵盖从热木星到亚海王星等多种系外行星类型。通过对42颗温度介于280至2580开尔文的系外行星进行系统巡测,我们验证了热木星在1.4微米水吸收带振幅与其平衡温度的理论关系模型。同时,我们在海王星/亚海王星大气中发现了类似但向低温区偏移的新规律。令人振奋的是,在行星质量与平衡温度关系图中显现出一条"澄明天空走廊"——处于700至1700开尔文温度区间(具体阈值取决于质量)的行星呈现出更强的1.4微米水分子吸收带信号。这一新发现表明金属丰度可能是驱动气溶胶形成的关键因素。随着这些新发现被逐步揭示并融入现有气溶胶形成理论体系,系外行星大气研究正迈向激动人心的新阶段。HST为从木星到亚海王星等不同类型系外行星的气溶胶形成机制奠定了认知基础,这为詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)在更宽波长范围内探索更多行星的类似大气规律提供了极具前景的研究平台。

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