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!"#$%&'()*+,'+ HD ++ Jacob Bean ! University of Chicago ! !"#$%&&'(%)'*%"#+,-./# 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")@# #

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

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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 ¡

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 ¡ ¡

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. ¡

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#

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 ¡

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

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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 !

Extra ¡Slides ¡

Stevenson, Bean, et al., in prep !

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 ¡

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

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

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