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Nov 15, 2022 •125 likes •430 views

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  1. !"#$%&'()*+,'+ HD ++ Jacob Bean ! University of Chicago ! !"#$%&&'(%)'*%"#+,-./# 0'1)'#2)3,4(3)56#237,"#8-373"9%"6#:3'";<,$.3&#=>93)-6#:%"'-.'"#?%)-"3@6# <,$.'3&#0,"36#ABC)"#A3""3D36#8')'#83'53)6#E'$.%)@#A3)-';F.%GH9%"6#=)'D3# =3G,"56#I"4)3'9#83,J'.)-6#=3)3D#K%G3,3)6#I4'G#8.%+G'"6#='7,4#L.')(%""3'16# M,DD1#<'4.1914.'"6#N3-3)#<$L1&&%15.6#I4'G#A1))%+96#O#P)35%)@#K3")@# #

  2. !"#$%&'()*$ # F.3#J)%"*3)#%J#3Q%H&'"3-#9$,3"$3#,9# +,-.-+)".'/-0&( R# # =3S",*73#'-G%9H.3),$#$.')'$-3),T'*%"#+,-.# !"# #)3U1,)39#,"-3"9,73#%(93)7'*%"9#J%)# ,'1,23."+'*'&($4"-*5."4"()* R# # F.3#$1))3"-# !"# #H)%5)'G9#')3#'#H)37,3+#%J# -.3# ).-(*6&.4-07"$*+'"(+"$ -.'-#+,&&# (3#3"'(&34#(@# $%"# R#

  3. Fundamental ¡Ques0ons ¡for ¡ Exoplanet ¡Atmospheres ¡ What ¡are ¡they ¡like? ¡ Where ¡did ¡they ¡come ¡from? ¡

  4. ?@*".7'(1$%.&1.-4*$ $ A#+:"$BC$ 0')53# X &'()*+,-./012/3,42+5,06/*7/ "8(2+9&:+01/;0<*5(12+25 Y# PZ;[\]^[# _]#%)(,-9# # A#+:"$DE$ 0')53#F)3'91)@# X =*))*>/012/%:02+?/#12/ @)A<:02/%=BC/&'*():-20/ ;0<*5(12+2/"8+426 Y / PZ;[\`_a# [b]#%)(,-9#

  5. P:#[^[`( 6#c73)@(%4@d9#?'7%),-3#81H3);c')-.# • " 81H3);c')-.9#')3#'G%"5# -.3#G%9-#$%GG%"# H&'"3-9#,"#-.3#P'&'Q@# GJ 1214b ! • " P:#[^[`(#,9#-.3#G%9-# J3'9,(&3#91H3);c')-.#J%)# '-G%9H.3),$# $.')'$-3),T'*%"#

  6. Transmission ¡Spectroscopy ¡of ¡GJ1214b ¡ca. ¡2013 ¡ Previous ¡measurements ¡were ¡consistent ¡with ¡two ¡scenarios: ¡ 1. High ¡mean ¡molecular ¡weight ¡atmosphere ¡(e.g., ¡100% ¡water ¡vapor) ¡ 2. High-­‑al*tude ¡clouds ¡masking ¡transmission ¡below ¡cloud ¡al*tude ¡

  7. New ¡Approach: ¡A ¡Super-­‑Earth ¡Deep ¡Field ¡ Goal: ¡ ¡dis*nguish ¡between ¡ • compe*ng ¡scenarios ¡for ¡GJ ¡1214b’s ¡ atmospheric ¡composi*on ¡ Strategy: ¡ ¡15 ¡transit ¡observa*ons ¡ • with ¡ HST /WFC3 ¡in ¡spa*al ¡scan ¡ mode ¡ Program ¡consisted ¡of ¡a ¡record ¡60 ¡ • orbits ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡(≈ ¡4 ¡days ¡observing ¡*me) ¡ ¡ ¡ ¡ Kreidberg, ¡Bean, ¡et ¡al. ¡2014, ¡Nature ¡ ¡

  8. GJ ¡1214b ¡has ¡a ¡cloudy ¡atmosphere ¡ Kreidberg, ¡Bean, ¡et ¡al. ¡2014, ¡Nature ¡ ¡ • We ¡rule ¡out ¡cloud-­‑free ¡composi*ons ¡at ¡high ¡confidence ¡(e.g., ¡100% ¡H 2 O ¡at ¡16σ). ¡ • High-­‑al*tude ¡clouds ¡are ¡required ¡to ¡explain ¡the ¡spectrum. ¡ • The ¡first ¡exoplanet ¡spectrum ¡sensi*ve ¡to ¡an ¡Earth-­‑like ¡composi*on ¡atmosphere. ¡

  9. P:#[^[`(#.'9#'#$&%14@#'-G%9H.3)3# 2)3,4(3)56#A3'"6#3-#'&R#^][`6#M'-1)3## N3).'H9#H.%-%$.3G,$'&#.'T3#&,D3#F,-'"W# • " V3#)1&3#%1-#$&%14;J)33#$%GH%9,*%"9#'-#.,5.#$%"S43"$3#e3R5R6#[]]f#K ^ Z#'-#[_jgR $ • " K,5.;'&*-143#$&%149#')3#)3U1,)34#-%#3QH&',"#-.3#9H3$-)1GR# • " F.3#S)9-#3Q%H&'"3-#9H3$-)1G#93"9,*73#-%#'"#c')-.;&,D3#$%GH%9,*%"#'-G%9H.3)3R#

  10. Dayside ¡Emission ¡Spectrum ¡of ¡a ¡Hot ¡Jupiter ¡ WASP-­‑43b ¡ previous ¡broadband ¡data ¡ HST ¡data ¡ Kreidberg, ¡Bean, ¡et ¡al., ¡in ¡prep ¡ 7σ ¡detec*on ¡of ¡water ¡absorp*on ¡ Derived ¡water ¡abundance ¡is ¡1.2 ¡– ¡13.4 ¡*mes ¡solar ¡

  11. ='@9,43#cG,99,%"#8H3$-)1G#%J#'#K%-#:1H,-3)# VI8N;`\(# # $$$FGH$ # i#\Q#9%&')# # # # i#[]Q#9%&')# # # # -./ $9-)- + i#\];b]Q#9%&')# # # # 2)3,4(3)56#A3'"6#3-#'&R6#,"#H)3H# I>J%2KL@$ aj#43-3$*%"#%J#+'-3)#'(9%)H*%"# i#[;[]Q#9%&')# # =3),734#+'-3)#'(1"4'"$3#,9#[R^#k#[\R`#*G39#9%&')#

  12. ?,)9-#N.'93#l39%&734#8H3$-)%9$%H@# %J#'"#cQ%H&'"3-# l3&'*73#?&1Q# \f# `]]#HHG# Z)(,-'&#N.'93# Stevenson, Bean, et al., in prep ! `[# !"# #%)(,-9#%73)#\#4'@9# \#J1&&#%)(,-9#%J#-.3#H&'"3-#

  13. K ^ Z# Stevenson, Bean, et al., in prep !

  14. Fundamental ¡Ques0ons ¡for ¡ Exoplanet ¡Atmospheres ¡ What ¡are ¡they ¡like? ¡ Where ¡did ¡they ¡come ¡from? ¡

  15. 85(9-4"()-:$;5"*0&(*$6&.$ <=&3:-(")$>)4&*3,"."*$ V.'-#')3#-.3@#&,D3W# V.3)3#4,4#-.3@#$%G3#J)%GW# I)3#'"@#%J#-.3G# ,-@')-@:" M$

  16. N&O-.9*$?),".$<-.),*$ REAL DATA! ^][`### 2)3,4(3)5#3-#'&R# P:#[^[`(# H)3$,9,%"#m#\]#HHG# l H #m#^Ra#l c ## F#m#bn]#2 # SIMULATED DATA ^][n# c')-.#^R]# H)3$,9,%"#m#[]#HHG# l H #m#[R]#l c# F#m#\]]#2# N 2 -rich, trace H 2 O atmosphere !

  17. Extra ¡Slides ¡

  18. Stevenson, Bean, et al., in prep !

  20. Advantages ¡of ¡High-­‑Precision ¡Spectroscopy ¡with ¡HST/WFC3 ¡ • Measured ¡transit ¡depths ¡are: ¡ • Consistent ¡over ¡all ¡epochs ¡ • Unbiased ¡by ¡stellar ¡ac*vity ¡ • Not ¡degenerate ¡with ¡limb ¡darkening ¡ ¡ • Light ¡curve ¡residuals ¡are: ¡ • Gaussian ¡ ¡ • Uncorrelated ¡ • Within ¡10% ¡of ¡predicted ¡photon ¡shot ¡noise ¡ • Consistent ¡results ¡obtained ¡using ¡two ¡techniques ¡to ¡correct ¡for ¡instrument ¡ systema*cs ¡ ¡ • Light ¡curve ¡fits ¡have ¡a ¡median ¡reduced ¡chi-­‑squared ¡of ¡1.02 ¡

  24. Time ¡from ¡central ¡transit ¡(minutes) ¡ Residuals ¡(ppm) ¡

  25. Jupiter ¡from ¡the ¡ Galileo ¡probe ¡ Owen ¡et ¡al. ¡1999, ¡Nature, ¡402,269 ¡ ¡

  27. !"# !"#$%&! $#%&#'&()*+&#,-&# !"#$%'&%%&($)%*+,!"-') ./#,-&#01("&,#()# 123-,# /+.'# ,-&# -.),# ),(+# 2)# (4).+4&5# 46# 7-&'27(1# )0&72&)# 2"# ,-&# 01("&,8)# (,'.)0-&+&9# :-&)&# 5(,(# (+&# '.),# )&")2;<&# ,.# ,-&# +&1(;<&# 7-&'27(1#(4*"5("7&)#("5#,-&#0+&)&"7&#./#71.*5#.+#-(=&#0(+;71&)9#

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