Two-dimensional non-LTE \ion{O}{I} 777\,nm line formation in radiation hydrodynamics simulations of Cepheid atmospheres
氧丰度测量对于理解恒星结构和演化非常重要。在造父变星中测量,它们进一步提供了银河系金属丰度梯度和化学动力学演化的线索。然而,大多数造父变星的丰度分析迄今已基于一维(1D)流体静力学模型大气。在这里,我们测试了这种方法的有效性的关键氧丰度诊断,\ion{O}{I} $777\,\mathrm{nm}$ ~三线。我们进行了两个不同的造父变星大气的二维辐射流体力学模拟的二维非LTE辐射传输计算,恒星参数$T_\mathrm{eff}= 5600$ K,太阳化学成分,和$\log\,g= 1.5$和$2.0$,分别对应于9和3天的脉动周期。我们发现,2D非LTE与1D LTE丰度差异范围从$-1.0$ ~dex到$-0.25$ ~dex取决于脉动相位。2D非LTE与1D非LTE丰度差异的范围为$-0.2$ ~dex至$0.8$ ~dex。当造父变星大气最接近流体静力平衡时,丰度差异最小,对应于$0.3$到$0.8$附近的相位,我们建议观察者使用1D流体静力模型从\ion{O}{I} $777\,\mathrm{nm}$三重态导出氧丰度。
2019-04-17 astro-ph.SR
Carbon stars with increased oxygen and nitrogen abundances: hydrostatic dust-free model atmospheres
我们已经计算了一个网格的流体静力学球形COMARCS模型的C星覆盖金属丰度从[Z/H]=0到-2和值的碳过剩[C-O]从6.41到9.15,加上一些温度序列,其中的氧和氮的量增加相对于缩放的太阳元素混合物。这种丰度的变化可能出现在恒星演化的晚期。我们的研究涵盖了[O/Z]和[N/Z]上升到+0.5的变化。根据大气结构,我们计算了合成光谱和光度学的所有模式在一个一致的方式。改变[O/Z]和[N/Z]的序列可用于导出校正项,这些校正项应用于针对有效温度、表面重力、金属丰度和碳过量的特定组合预测的颜色。如果在氧含量变化的情况下忽略这些变化,则采用[C-O]而不是C/O得到更好的结果,因为第一个量主导许多重要分子种类的形成。对于较暖、脉动较弱的C巨星,当模型和观测性质的辐射转移计算中的不透明度处理一致时,原则上可以从高分辨光谱确定[C-O]、[O/Z]或[N/Z]。相应的变化,由于丰度往往成为显着大于偏差所造成的恒星参数的不确定性或光学薄尘埃壳。光度数据和低或中分辨率光谱不足以得出上述数量。
2019-05-22 astro-ph.SR
Hydrodynamical model atmospheres: Their impact on stellar spectroscopy and asteroseismology of late-type stars
流体动力学,即多维和时间相关的,晚型恒星的模型大气已经达到了很高的现实水平。它们通常应用于恒星丰度的高保真度工作,但也允许研究在标准一维流体静力模型大气中没有建模的过程。在这里,我们讨论了两个观测方面,出现这样的过程,光度颗粒化背景和光谱微湍流。我们使用CO5BOLD流体动力学模型大气来表征FGK星的总颗粒亮度波动和特征时间尺度。重点放在诊断潜力的颗粒背景约束的基本大气参数。我们发现一个明确的金属依赖的颗粒背景。在太阳金属丰度的模型预测和现有的观测约束之间的比较显示出显着的差异,需要进一步澄清。关于微湍流,我们报告的推导CO5BOLD模型的基础上,这表明良好的对应关系的恒星在毕宿星团的测量理论校准。我们强调一个一致的程序时,确定的微湍流的重要性,并指出通常应用的描述流体静力学模型大气中的微湍流的局限性。
2016-09-01 astro-ph.SR
Rayleigh scattering in the atmospheres of hot stars
瑞利散射是光子与束缚电子相互作用的结果。瑞利散射在热星模型大气的计算中大多被忽略,因为大多数氢原子被电离,而重元素的丰度比氢低。在某些化学性质特殊的恒星的大气中,存在氦过剩的区域,其中含有单电离氦,瑞利散射是一个重要的不透明度源。我们评估了在具有太阳成分的热恒星大气和氦过剩恒星大气中中性氢和单电离氦对瑞利散射的贡献。我们计算了几个系列的模式大气使用TLUSTY代码和紧急通量使用SYNSPEC代码。这些模型描述了具有不同氦丰度的主序星B型星的大气。我们使用现有的太阳化学成分大气模型网格,并计算了$N$(He)/ $N$(H)=10的富氦恒星的额外网格。中性氢的瑞利散射在热星的大气中可以忽略,而单电离氦的瑞利散射在某些热星,特别是富氦星的大气中是不可忽略的不透明度源。
2016-08-15 astro-ph.SR
Spherically symmetric NLTE model atmospheres of hot hydrogen-helium first stars
我们提出了我们的NLTE模型恒星大气的热族III恒星组成的氢和氦的计算结果。我们使用自己的计算机程序计算的球对称NLTE模式大气中的流体静力学和辐射平衡。然后,模式大气用于计算出射通量。这些通量用于评估能量高于氢和氦的电离能的高能光子流,即所谓的电离光子通量。我们还提出了电离光子通量的时间演化。
2012-09-28 astro-ph.SR
3D Model Atmospheres of Red Giant Stars
我们提供了一个简要的概述与3D辐射流体动力学代码CO5BOLD的红巨星大气的建模。我们强调的方面,3D建模提供了额外的洞察力超出标准的流体静力学1D模型,并评论目前的建模挑战。
2011-08-23 astro-ph.SR
On the Spectral Evolution of Hot White Dwarf Stars. I. A Detailed Model-Atmosphere Analysis of Hot White Dwarfs from SDSS DR12
随着它们的演化,白矮星的表面成分发生了重大变化,这种现象被称为光谱演化。特别是,有些恒星进入冷却序列时有氦大气层(DO型),但最终发展出氢大气层(DA型),很可能是通过残余氢的向上扩散。我们对这一过程的经验知识仍然很少:出生时富含氦并经历DO到DA转变的白矮星的部分受到很差的约束。我们通过对斯隆数字巡天观测到的1806颗热($T_{\rm eff} \ge 30,000$ K)白矮星进行详细的模型大气调查来解决这个问题。我们首先介绍我们的新一代模型大气和理论冷却轨道,都适合热白矮星。然后,我们提出我们的光谱分析,从中我们确定我们的样品对象的大气和恒星参数。发现有24%的白矮星开始退化为DO星,其中有2/3的$\sim$后来成为DA星。我们还推断,DO-DA过渡发生在实质上不同的温度($75,000 \ {\rm K} > T_{\rm eff} > 30,000$ K)为不同的对象,这意味着一个广泛的范围内的DO人口的氢含量。此外,我们确定了127个混合白矮星,其中31个显示出化学分层的证据,我们讨论了这些恒星如何适合我们的光谱演化的理解。最后,我们发现了非常热($T_{\rm eff} > 60,000$ K)的白矮星的光谱质量标度的重要问题。
2020-08-17 astro-ph.SR
SDSS J000555.90-100213.5: a hot, magnetic carbon-atmosphere WD rotating with a 2.1 day period
令人惊讶的是,大部分(70%)的热,碳占主导地位的大气(DQ)的白矮星是磁性和/或光度变化的短时间尺度上到1000秒。然而,在这里,我们表明,热DQ磁白矮星SDSS J000555.90-100213.5在较长的时间尺度上的光度变化为11%,周期为2.110 +/- 0.045天。我们没有发现目标在短时间尺度上以<+/-0.5%的幅度波动的证据。短周期热DQ白矮星被解释为非径向变率,但在SDSS J 0005 -1002的情况下,变率更可能是由于磁热DQ白矮星旋转造成的。我们建议,一些热DQ白矮星,在短时间尺度上变化,应该更仔细地检查,以确定是否是由于旋转,而不是脉动的变化。应监测所有热DQ的长周期调制,作为旋转和磁性的指标。
2013-05-09 astro-ph.SR
Abundances of Na, Mg, and K in the atmospheres of red giant branch stars of Galactic globular cluster 47 Tucanae
我们研究了银河系球状星团(GGC)47 Tuc中32颗RGB恒星大气中Na、Mg和K的丰度,目的是研究Na-K和Mg-K相关/反相关的可能存在,类似于最近在另外两个GGC(NGC 2419和2808)中发现的相关。K,Na和Mg的丰度测定使用高分辨率2DF光谱获得的AAT。一维NLTE丰度估计是使用一维流体静力学ATLAS 9模型大气和用MULTI软件包合成的谱线剖面获得的。我们还使用了三维流体动力CO5BOLD和一维流体静力LHD模型大气计算三维-一维LTE丰度修正,$Δ_{\rm 3D-1D~LTE}$,用于我们研究中使用的钠,镁和钾的谱线。这些丰度校正被用来了解对流在形成谱线中的作用,以及估计与三维流体动力学和一维流体静力学模型大气中获得的丰度的差异。在我们的RGB恒星样本中,由于恒星与恒星之间的丰度差异,元素与铁的平均丰度比及其RMS变化为$\langle{\rm [Na/Fe]}\rangle^{\rm 1D~NLTE}=0.42\pm0.13$、$\langle{\rm [Mg/Fe]}\rangle^{\rm 1D~NLTE}=0.41\pm0.11$和$\langle{\rm [K/Fe]}\rangle^{\rm 1D~NLTE}=0.05\pm0.14$。我们发现,在这里研究的三种元素的丰度之间没有统计学上的显着关系。此外,没有丰度的趋势,从集群中心的距离,也没…
2017-07-27 astro-ph.SR
Spectroscopic diagnostics of lead stratification in hot subdwarf atmospheres
本文通过理论光谱模拟研究热亚矮星大气中铅的垂直分层效应,发现铅浓度所在区域会以波长依赖方式改变谱线轮廓,表明需结合光学与紫外观测来诊断真实恒星中的元素分层。
2024-03-28 astro-ph.SR
X-ray irradiated protoplanetary disk atmospheres II: Predictions from models in hydrostatic equilibrium
我们提出了新的模型的X射线光蒸发的拱星盘,这表明由此产生的质量损失(主要发生在径向范围10-40 AU)可能是占主导地位的分散机制的气体周围的低质量前主序星,与以前的工作者的结论相反。我们的模型结合使用MOCASSIN蒙特卡罗辐射转移代码和自洽的解决方案的流体静力学结构的照射光盘。我们估计了由此产生的光蒸发率,假设在气体温度等于局部逃逸温度的表面处有声波流出,并得出质量损失率为~10^{-9} M_sun/yr,通常比我们先前工作中的相应速率低2-10倍(Ercolano等人,2008年),其中我们没有调整辐射光盘的密度结构。稍低的速率,以及质量损失集中在略小的半径上的事实,是由于加热盘在几个AU处膨胀,这部分地屏蔽了几十个AU处的盘。(.....)我们强调的事实是,X射线光蒸发有两个一般的优势相比,光蒸发的光盘分散的极紫外线(EUV)光子,只是稍微超出莱曼极限:明显大X射线通量的年轻恒星,即使他们已经失去了他们的光盘和事实,X射线是有效的穿透更大的柱材料靠近恒星(删节)。
2009-05-07 astro-ph.GA astro-ph.SR
SMART - a computer program for modelling stellar atmospheres
SMART(辐射转移的光谱和大气模型)程序是为了模拟热星(O、B和A光谱类)的大气和光谱并研究其中的不同物理过程而编写的(Sapar和Poolamäe,2003年; Sapar等人,2007年)。线覆盖模式的计算假设平面平行,静态和水平均匀的大气辐射,流体静力学和当地的热力学平衡。SMART的主要优点是它的简短,简单,用户友好和灵活的研究不同的物理过程。SMART在Windows和Linux下都成功地运行在PC上。
2013-10-07 astro-ph.SR
Oxygen in the early Galaxy: OH lines as tracers of oxygen abundance in extremely metal-poor giant stars
氧是银河系化学演化的强有力的示踪元素。不幸的是,在紫外-红外恒星光谱中只有少数氧谱线可用于可靠地确定其丰度。此外,使用不同的谱线获得的氧丰度通常显著不一致。因此,在这方面的贡献,我们调查是否在1D流体静力学模型大气中使用的丰度测定对流处理不当可能是造成这种分歧。为此,我们使用VLT CRIRES光谱的三个EMP巨星,以及三维流体动力学CO $^5$ BOLD和一维流体静力学LHD模型大气,研究对流的红外(IR)OH线的形成中的作用。我们的研究结果表明,对流的存在导致显着更强的IR OH线。结果表明,用3D流体动力学模型和经典的1D流体静力学模型大气,由IR OH线确定的氧丰度的差异可达-0.2 ~1.5。-0.3dex。对于所研究的三颗EMP巨星,我们用1514-1626 nm的振动-转动IR OH谱线测定的3DLTE氧丰度与以前用[O I] 630 nm禁戒谱线测定的氧丰度有很好的一致性。
2014-09-10 astro-ph.SR
Determination of stellar parameters of C-rich hydrostatic stars from spectro-interferometric observations
巨星,特别是富碳巨星,对星系的化学富集有重要贡献。确定这些恒星的精确参数是在星系模型中正确实现这一演化阶段的必要先决条件。红外干涉测量为研究巨星的恒星参数开辟了新的视野,并为大气和演化模型提供了新的重要约束条件,本文旨在确定哪些恒星参数可以通过红外干涉测量和光谱学来约束,在C星的情况下,可以达到的精度是多少,限制是什么。为此,我们获得了新的红外光谱,并将它们与未发表的干涉测量五个温和的变化富碳渐近巨星分支星。的意见进行了比较,一个大的网格的流体静力学模型大气和新的等时线,其中包括预测的热脉冲阶段。对于第一次,我们能够再现光谱范围在0.9和4 $μ$ m之间,和$K$宽带干涉与流体静力学模型大气。温度,质量,日志$(g)$,C/O和合理的范围内的距离推导出我们的研究的所有对象。我们所有的目标都至少有一个最佳拟合参数的组合,这些参数位于HR图中预测C星的区域。我们证实,低分辨率光谱是不敏感的质量和log $(g)$测定。对于流体静力学物体,$3\,μ$ m特征对温度变化非常敏感,因此它是精确确定温度的非常有力的工具。干涉测量可以约束质量、半径和log $(g)$,但必须假设距离。富碳恒星距离测量的不确定性仍然是一个主要问题。
2011-05-23 astro-ph.SR
Limb-darkening coefficients from line-blanketed non-LTE hot-star model atmospheres
我们提出了从非LTE,线覆盖的TLUSTY模型大气计算的边缘暗化系数的网格,覆盖有效温度和表面重力范围为15- 55 kK和4.75 dex(cgs)到有效爱丁顿极限,在1x,1x,0.5x(LMC),0.2x(SMC)和0.1x太阳。结果给出了贝塞尔UBVRIJKHL,斯隆ugriz,Stromgren ubvy,WFCAM ZYJHK,依巴谷,开普勒和第谷通带,在每种情况下,其特征在于几个不同的边缘变暗的“法律”。我们研究了临边暗化对温度、重力、金属丰度、微湍流速度和波长的敏感性,并与LTE模型进行了比较。对金属丰度的依赖是非常弱的,但临边暗化是一个中等强的函数的log(g)在这个温度制度。
2015-11-06 astro-ph.SR
Getting started: How a supersonic stellar wind is initiated from a hydrostatic surface
一颗恒星的大部分质量都被束缚在流体静力学平衡中,其中压力平衡重力。但是,如果在某些近地表层,额外的外向力克服了重力,这可以转变为超音速的外流风,在音速点,外向力抵消了重力,标志着流体静力学大气和外流风之间的划分。这次演讲将回顾这种跨音速恒星风外流的一般问题,以及这如何有助于确定风的质量损失率。主要的讨论对比了四种主要的稳态风的流动起始:(1)太阳和其他冷恒星的压力驱动的日冕风;(2)OB星的线驱动风;(3)沃尔夫-拉叶(WR)星的密度更大的风的两阶段起始模型;(4)高度演化的巨星的缓慢“溢出”质量损失。接下来的讨论简要回顾了喷发的质量损失,特别关注于船底座η星的巨大喷发。
2022-02-11 astro-ph.SR
Spectral Analyses Of The Hottest White Dwarfs: Grids Of Spectral Energy Distributions For Extremely Hot, Compact Stars In The Framework Of The Virtual Observatory
目前的X射线任务,如钱德拉和XMM-Newton,提供了对极热白矮星的高分辨率和高信噪比观测,例如新星的爆发光谱。他们的分析需要足够的非LTE模型大气。图宾根非LTE模型大气包TMAP可以计算这样的模型大气和光谱能量分布在一个高水平的复杂性。在虚拟天文台的框架内,德国天体物理虚拟天文台(GAVO)提供TheoSSA,这是一种虚拟天文台(VO)服务,可以轻松访问理论SED。我们提出了一个新的网格的SED,这是计算的参数范围内的新星和超软X射线源。
2010-11-16 astro-ph.SR
FUV Irradiated Disk Atmospheres: Ly$α$ and the Origin of Hot H$_2$ Emission
原行星盘受到恒星FUV光谱的强烈照射,该光谱主要由Ly $α$光子组成。我们调查恒星Ly $α$照射对类地行星区域的磁盘($\lesssim 1$ AU)的影响,使用更新的热化学模型的磁盘大气由恒星FUV和X射线照射。用一种简单的方法计算了Ly $α$的辐射转移,该方法包括由H I散射和由分子和尘埃吸收。由于它们的非径向传播路径,散射的Ly $α$光子比径向传播的FUV连续谱光子在盘大气中更深地沉积它们的能量。我们发现,Ly $α$对大气的热结构有显著的影响。由散射的Ly $α$光子与水蒸气和OH相互作用产生的光化学加热导致热(1500 - 2500 K)分子气体层。该层中的温度足够高以将H $_2$热激发到振动能级,从该振动能级它们可以被Ly $α$发荧光以产生UV荧光H $_2$发射。由此产生的大气结构可能有助于解释紫外荧光H $_2$的起源,这是通常观察到的经典金牛座T星。
2015-12-14 astro-ph.SR
Variability in Hot Carbon-Dominated Atmosphere (hot DQ) White Dwarfs: Rapid Rotation?
具有碳主导大气层的热白矮星(热DQ)是一类神秘的白矮星。除了缺乏氢和氦之外,这些恒星中的大多数都是高磁性的,并且很大一部分的光度变化很大。这种变化被归因于非径向脉动,但越来越多的数据使这种解释受到质疑。我们目前的短期变化在七个热DQ白矮星的研究。已知3个(SDSS J1426+5752、SDSS J2200-0741和SDSS J2348-0942)是可变的。它们的光度调制在至少两年的时间里是一致的,我们没有发现任何证据表明在不是谐波的频率上存在变化。我们提出了三个额外的热DQ(SDSS J 0236 -0734,SDSS J1402+3818和SDSS J1615+4543)的第一个时间序列测光;没有观察到变化,但信噪比低。最后,我们提出了SDSS J 0005 -1002的高速测光,已知表现出2.1 d的光度变化,我们没有观察到任何短期的变化。单周期性在脉动的白矮星中是罕见的,所以我们考虑光度变化是否是由于旋转而不是脉动;其他研究人员也提出了类似的假设。如果变化是由于旋转,那么热DQ白矮星作为一类包含许多快速旋转。由于这些恒星缺乏伴星,任何快速旋转的起源都不清楚-大质量祖星和双简并残余物都是可能的。最后,我们对未来的工作提出了建议,这些工作将最好地澄清这些罕见的,有趣的物体的性质。
2015-11-27 astro-ph.SR
Hot Explosions in the Cool Atmosphere of the Sun
传统上,太阳大气是用一个简单的一维模型来表示的。在过去的几十年里,这种范式转变为构成外层大气的色球层和日冕,现在被认为是一个动态结构的信封。IRIS(界面区域成像光谱仪)最近的观测表明,即使在太阳表面上方6000 K的冷光球层中也很难确定什么是向上和向下的:这个区域拥有瞬间加热到近100,000 K的热等离子体。加热和加速等离子体的能量需要来自耀斑的相当大一部分能量,耀斑是最大的太阳分裂。IRIS的这些观测不仅证实了光球层比传统认为的要复杂,而且还提供了对磁重联过程中能量转换的深入了解。
2014-10-21 astro-ph.SR
Abundance analysis for long-period variables II. RGB and AGB stars in the globular cluster 47\,Tuc
渐近巨星分支(AGB)星在星系重元素富集过程中起着关键作用。由于其大幅度的变化,元素丰度的测量是一个非常具有挑战性的任务,尚未以令人满意的方式解决。在我们以前的工作之后,我们使用流体静力学和动力学模型大气模拟观测到的高分辨率近红外光谱的12个可变和不变的红巨星在球状星团47 Tuc。47颗Tuc红巨星在重要参数(质量、金属丰度、光度)上都有独立的特征。主要目的是比较合成光谱的动力学模型与观测光谱的47 Tuc变量。假设这些低质量恒星的上巨星分支的丰度不变,我们的目标是估计大气动力学对丰度测定的影响。我们对47 Tuc中5颗不变红巨星的C/O和12 C/13 C比值进行了新的测量。我们测量的7颗变星的等效宽度与非变星有很大的不同,并且不能用流体静力学或动力学模型大气再现。尽管如此,动力学模型比任何流体静力学模型更适合观测到的长周期变量谱。对于某些光谱特征,在脉动周期内由动力学模型预测的线强度的变化给出了与具有变化的温度和恒定的表面重力的流体静力学模型序列相似的值。
2014-06-25 astro-ph.SR
Compositions of Hot Super-Earth Atmospheres: exploring Kepler Candidates
本文概述了一种简单的方法来评估热岩石行星的大气成分,假设不同类型的行星组成,并使用相应的模型计算。为了探索1000 K以上的热大气,我们对硅酸盐岩浆的蒸发进行了建模,并根据开普勒2011年2月发布的数据,根据行星的半径和半长轴估计了大气成分的范围。我们的研究结果显示了5种热的岩石超级地球大气层的大气类型,强烈依赖于初始成分和行星到恒星的距离。我们提供了一组简单的参数,可用于评估开普勒任务和其他搜索提供的当前和未来候选人的大气成分。
2011-10-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
A numerical magnetohydrodynamic scheme using the hydrostatic approximation
在重力分层流体中,水平方向的长度尺度通常比垂直方向大得多。当对这些流体建模时,使用流体静力学近似是有利的,其过滤掉垂直传播的声波,从而允许更大的时间步长。我们简要回顾了这种近似,这是常见的大气物理学,并比较它与其他近似天体物理学中使用的,如Boussinesq和滞弹性,发现它应该是最好的近似使用的背景下,如辐射恒星带,紧凑的对象,恒星或行星大气和其他情况。我们描述了一个有限差分数值方案,它使用这种近似,其中包括磁场。
2013-07-26 astro-ph.IM astro-ph.SR
The Influence of Host Star Spectral Type on Ultra-Hot Jupiter Atmospheres
超热类星体是最高辐射的气体巨行星,平衡温度从2000到4000 K。超热彗星由于其高温、膨胀半径和短周期而易于表征,但它们的大气层对于行星来说是非典型的,因为光球层拥有相对于分子的大浓度原子和离子。在这里,我们评估这些行星的大气层如何响应不同的光谱型的恒星照射。我们发现,超热彗星表现出的温度反演,是敏感的主机恒星的光谱型。由于在短波长和低压下吸收增强,反演的斜率和温度范围都随着宿主星有效温度的增加而增加。与较冷恒星周围的类似行星相比,热恒星周围的超热彗星中陡峭的温度反转导致了更高的热解离和电离。H $^{-}$不透明度的增加导致具有减弱吸收特征的渡越光谱。然而,发射光谱在亮温上表现出很大的对比度,这是一个可以用二次日食观测和高色散光谱学检测到的特征。我们还发现,恒星大气中局部热力学平衡的偏离会影响行星上层大气中原子金属所引起的加热程度。此外,我们还进一步量化了超热木星大气中不同不透明度源加热的重要性。
2019-03-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Differentiable Stellar Atmospheres with Physics-Informed Neural Networks
本文提出物理信息神经网络Kurucz-a1,模拟LTE下的一维恒星大气,通过流体静力学约束实现可微求解,优于ATLAS-12,支持数据驱动的恒星参数优化。
2025-07-08 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Abundance of zirconium in the atmospheres of red giants in Galactic globular cluster 47 Tuc
我们测定了球状星团47 Tuc中327颗红巨星分支(RGB)恒星大气中的锆丰度。一维LTE丰度从档案VLT GIRAFFE光谱,使用一维流体静力学ATLAS 9恒星模型大气和合成Zr I线配置文件计算的SYNTHE包。在RGB星样本中测得的平均锆丰度[Zr/Fe] = +0.38 +/- 0.12,与银河系场星中在该金属丰度下测得的锆丰度以及在其他银河系球状星团中观测到的锆丰度吻合得很好。
2019-11-07 astro-ph.GA astro-ph.SR
Atmosphere Models of Brown Dwarfs Irradiated by White Dwarfs: Analogues for Hot and Ultra-Hot Jupiters
辐射褐矮星(BD)提供了天然的实验室来测试我们对亚恒星和辐射大气的理解。在白矮星(WD)周围已经观察到了一些短周期的BD,但是独特的强烈紫外线主导的照射提出了一个建模挑战。在这里,我们提出了第一个完全自洽的一维大气模型,考虑到紫外线照射对物体的温度结构的影响。我们探索了两个BD-WD系统,即WD-0137-349和EPIC-212235321。WD-0137- 349 B的平衡温度介于高温和超高温之间,而EPIC-212235321 B的平衡温度高于除KELT-9 b外的所有超高温。我们探讨了一些特殊的方面,照射BD大气,并表明现有的测光可以很好地配合我们的模型。此外,从这些BD的原子发射线的检测可以解释由强烈的辐射引起的温度反演,类似于最近探索的超高温超导体的反演。我们的WD-0137- 349 B模型可以再现许多但不是所有这些原子线的观测到的等效宽度。我们使用观测到的测光这些对象检索的温度结构使用PHOENIX ExoplaneT检索算法(PETRA),并证明结构与我们的模型是一致的,虽然在低压下有点冷。然后,我们讨论了这类辐射褐矮星和低质量的超热彗星之间的异同。最后,我们描述的行为,辐照BD的颜色幅度空间显示的困难,在分类辐照BD使用其他经过测试的方法孤立的对象。
2020-10-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
A tale of two exoplanets: the inflated atmospheres of the Hot Jupiters HD 189733 b and CoRoT-2 b
在靠近其主星的轨道上运行的行星会受到强烈的辐射。来自恒星日冕和色球层的高能辐射是系外行星大气蒸发的主要原因。我们对短轨道上的凌日系外行星进行了多次X射线观测,以确定其外部行星大气的范围和加热。在HD 189733 b的情况下,我们在X射线中发现了令人惊讶的深过境轮廓,表明大气层延伸到1.75光学行星半径。这些高海拔层的X射线不透明度表明密度大或金属丰度高。我们初步报告的观测热木星CoRoT-2 b从我们的大型计划与XMM-牛顿,这是最近进行的。此外,我们目前的结果如何系外行星可能会改变恒星活动的演变,通过潮汐相互作用。
2014-08-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
On the Inference of Thermal Inversions in Hot Jupiter Atmospheres
最近的几项研究已经推断出在一些过境的热木星大气中存在热反转。由于现有数据有限,逆温的推断主要取决于大气的化学成分。在这项研究中,我们探讨了热反转和分子丰度之间的退化在四个高度辐照热木星大气,白天的观测,其中以前报道的是一致的热反转的基础上斯皮策测光。这四个系统是:HD 209458 b、HAT-P-7 b、TrES-4和TrES-2。对于每个系统,我们使用马尔可夫链蒙特卡罗例程探索具有约10^6个模型的模型参数空间。我们的研究结果主要表明,彻底探索的模型参数空间是必要的,以确定热木星大气中的热反转。我们发现,现有的观察TrES-4和TrES-2都可以非常精确地拟合模型与热反演和没有热反演,并具有广泛的化学成分。另一方面,HD 209458 b和HAT-P-7 b的观测结果与热逆的拟合比没有更好,正如以前报道的那样。根据目前的数据,我们没有看到辐射水平和热反转之间的相关性。在JWST可用之前,来自地面和HST的近红外观测,以及现有的斯皮策观测,可以潜在地解决某些系统中的热逆。
2010-10-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Application of hydrostatic local thermodynamic equilibrium atmosphere models to interpretations of supersoft X-ray source spectra
本文提出了一组用于解释超软X射线源光谱的流体静力学局部热力学平衡白矮星大气模型,覆盖广泛物理参数并应用于CAL 83和RX J0513.9−6951的光谱解释,所得参数与先前估计吻合。
2024-06-07 astro-ph.HE astro-ph.SR
Cloud Formation and Dynamics in Cool Dwarf and Hot Exoplanetary Atmospheres
质量最低的恒星、褐矮星和太阳系外行星为理解低温大气中的动力学和云形成过程带来了挑战和机遇。对于棕矮星,L-和T-型矮星光球云的形成,变化和快速耗尽,以及与垂直混合相关的非平衡化学的光谱证据,都指向动力学在垂直丰度分布和云/颗粒形成周期中的基本作用。对于系外行星,方位角的热量变化以及平流层和系外大气层的探测表明,存在着多层的、不对称的大气层,这些大气层也可能是随时间变化的(特别是对于具有高度椭圆轨道的系统)。尘埃和云也可能通过热效应在系外行星的热能平衡中发挥重要作用。对于所有这些情况,三维大气模型正在成为了解光谱和时间特性的一个越来越重要的工具。在这篇评论中,我总结了在冷矮和热系外行星大气中的云和动力学的观测证据,与这些过程相关的突出问题,以及可以实现有效协同的领域。
2009-10-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
High C/O Ratio and Weak Thermal Inversion in the Very Hot Atmosphere of Exoplanet WASP-12b
行星中的碳氧比(C/O)提供了有关其原始起源和随后演化的关键信息。原始C/O大于0.8会导致内部以碳化物为主,而不是地球上以硅酸盐为主,大气层也可能与太阳系不同。太阳能C/O为0.54。在这里,我们报告了一个分析的昼侧多波长测光的过境热木星WASP-12 b,揭示了C/O >= 1在其大气中。大气中含有丰富的CO。与预期温度下的太阳丰度化学平衡模型相比,大气中的水蒸气减少,甲烷增加了两个数量级以上。我们还发现,WASP-12 b的极端辐照大气(T > 2,500 K)缺乏显著的逆温或平流层,并且具有非常有效的昼夜能量循环。缺乏强烈的热逆与理论预测的最高辐射热木星大气形成鲜明对比。
2010-12-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detection of CO absorption in the atmosphere of the hot Jupiter HD 189733b
利用Keck II近红外光谱仪(NIRSPEC)的时间序列光谱观测,我们研究了近轨道凌日系外巨行星HD 189733b的大气。特别是,我们打算测量由一氧化碳(CO)产生的2.3微米左右的密集吸收线森林。预计CO存在于行星大气中,尽管还没有发现这种分子。为了确定最适合的数据分析方法,我们创建了行星大气的人造光谱,并通过文献中的三种方法进行分析,即去卷积方法、通过卡方最小化进行的数据建模和互相关。结果,我们发现互相关和chi^2数据建模系统地显示出比反褶积方法更高的灵敏度。我们分析了NIRSPEC数据的互相关和检测CO吸收在HD 189733b的日侧光谱在已知的行星径向速度半振幅与3.4西格玛的信心。
2013-03-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Westward hotspot offset explained by subcritical dynamo action in an ultra-hot Jupiter atmosphere
本文首次对约2400 K的超热木星大气进行磁流体动力学模拟,发现亚临界发电机过程触发层流平均流破裂并导致零或西向热斑偏移,为解释观测到的热斑偏移多样性提供了新机制。
2024-07-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Semi-Transparent Shear Turbulence in Hot Jupiter Atmospheres
由长期剪切不稳定性驱动的湍流输送可以导致热木星大气中增强的垂直混合,影响其云量,化学和整体垂直结构。我们讨论了预期的湍流状态,并评估了垂直混合强度(即$K_{\rm zz}$值)的理论不确定性。我们的工作集中在三个研究得很好的热超导体与大气温度的层次:HD 189733 b($T_{\rm eq} \simeq 1200$ K),HD 209458 b($T_{\rm eq} \simeq 1450$ K)和开普勒7 b($T_{\rm eq} \simeq 1630$ K)。$K_{\rm zz}$不确定性较大。它们主要是由i)湍流传输的程度知之甚少,ii)行星光球附近剪切湍流的半透明性质。使用一个特定的摩尔-斯皮格尔不稳定性阈值,我们推断,较冷的HD 189733 b是不受增强混合半透明剪切湍流,而较热的开普勒7 b和(略)HD209458 b的日面。增强的垂直混合通常预计会在足够热的系外行星上表现出来,$T_{\rm eq} > 1500-1600$ K。在一个给定的行星上,白天和黑夜的$K_{\rm zz}$轮廓可以相差一个数量级或更多。垂直混合在赤道地区稍有利,那里的大气纬向切变最强。在所有三个行星的情况下研究,对大气平均流量的动量反馈是次要的,可以忽略不计。
2022-09-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Super stellar abundances of alkali metals suggest significant migration for Hot Jupiters
我们调查的起源测量过剩的碱金属在大气中的热气巨星,相对于他们的宿主恒星和大气中的水丰度。我们发现,形成外部的水雪线,然后向内磁盘驱动的迁移结果在过剩的吸积的贫氧,耐火材料丰富的材料从雪线内。这自然会导致相对于其宿主恒星的整体组成,行星大气中的碱金属富集,但水的相对丰度与恒星宿主相似。这些相对丰度不能用原地形成来解释,原地形成将耐火元素置于行星内部深处而不是大气中。因此,我们认为,测量组成的大气中的热彗星是一致的显着迁移,至少有一个子集的热气巨星。我们的模型对大气成分做出了强有力的预测,这些预测可以通过JWST和Ariel的未来数据得到证实。
2021-10-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hot Exoplanet Atmospheres Resolved with Transit Spectroscopy (HEARTS) III. Atmospheric structure of the misaligned ultra-hot Jupiter WASP-121b
超高温超导体为扩展我们关于动力学演化和极端辐照大气特性的理论提供了有趣的前景。在这种情况下,我们提出了新的光学光谱的过境超热木星WASP-121 b的分析。我们首先对WASP-121 b的轨道性质进行了改进,它位于一个近极轨道上,(旋转度$ψ^{\rm North}$ =88.1 $\pm$ 0.25 $^{\circ}$或$ψ^{\rm South}$ =91.11 $\pm$ 0.20 $^{\circ}$)轨道,并排除其快速旋转的高微分旋转(P $<$ 1.13天),高度倾斜($i_\mathrm{\star}^{\rm North}$ =8.1 $\stackrel{+3.0}{_{-2.6}}^{\circ}$或$i_\mathrm{\star}^{\rm South}$ =171.9 $\stackrel{+2.5}{_{-3.4}}^{\circ}$)恒星。然后,我们提出了一种新的方法,利用重新加载的Rossiter-McLaughlin技术分离的行星大气和恒星表面的光谱沿过境弦的贡献。它在WASP-121 b的HARPS过境光谱中的应用揭示了行星大气边缘金属(可能是原子铁)的吸收特征。信号的宽度(14.3 $\pm$ 1.2 km/s)可以通过潮汐锁定行星的旋转来解释。它的蓝移(-5.2 $\pm$ 0.5 km/s)可以追踪从昼侧到夜侧的强风,或者行星热层的各向异…
2020-01-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evidence for TiO in the atmosphere of the hot Jupiter HAT-P-65 b
我们提出的低分辨率透射光谱的蓬松热木星HAT-P-65 b(0.53 M $_\mathrm{Jup}$,1.89 R $_\mathrm{Jup}$,$T_\mathrm{eq}=1930$ K),基于两个凌日使用OSIRIS摄谱仪上观察到的10.4米大望远镜CANARIAS(GTC)。两个夜晚的透射光谱是一致的,覆盖517- 938 nm的波长范围,主要由5 nm的光谱箱组成。我们进行平衡化学光谱反演分析的联合拟合的透射光谱,并获得了平衡温度为$1645^{+255}_{-244}$ K和$36^{+23}_{-17}$ %的云覆盖率,揭示了一个相对清晰的行星大气。基于自由化学检索,我们报告有力的证据TiO。在每一个晚上额外的个人分析显示弱到中度的证据TiO在两个晚上,但中度的证据Na或VO只有在一个晚上。未来的高分辨率多普勒光谱以及发射观测将有助于确认TiO的存在,并限制其在塑造HAT-P-65 b大气垂直热结构中的作用。
2021-04-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Spherically symmetric model atmospheres using approximate lambda operators V. Static inhomogeneous atmospheres of hot dwarf stars
上下文聚束现象是恒星风的一个共同特性,它正被纳入到与动力学平衡方程相耦合的辐射转移方程的解中。然而,在静态热模式大气中,结块及其对温度和密度结构的影响还没有被考虑和分析在所有日期。这是尽管事实上,成团可以影响解释所得的光谱,因为许多不均匀性可以出现在那里;例如,作为湍流运动的结果。目标。我们的目标是调查的特殊情况下,静态的,球对称的大气,假设微聚团和1-D的几何形状的聚集对大气结构的影响。方法.静态,球对称,非LTE(局部热力学平衡)模型大气计算使用我们的代码,其中包括光学薄结块的最新版本。物质被假定为由致密的团块和空洞的团块间介质组成。通过聚集和体积填充因子来考虑聚集,假设所有的聚集都是光学薄的。将团块中增强的不透明度和发射率乘以体积填充因子以获得其平均值。这些平均值用于辐射转移方程。动力学平衡方程和热平衡方程使用密度的丛值。流体静力学和辐射平衡方程使用密度的平均值。结果大气结构计算选定的恒星参数。温度结构存在中等差异。然而,结块导致莱曼线光谱区域的连续辐射增强,而光谱的其他部分的辐射较低,这取决于所采用的模型。原子能级偏离系数也受到聚集效应的影响。
2021-08-02 astro-ph.SR physics.comp-ph
Laboratory spectra of hot molecules: data needs for hot super-Earth exoplanets
大多数恒星现在被认为支持系外行星。迄今为止发现的许多系外行星都被归类为有大气层的岩石天体。然而,这些天体中的大多数由于轨道周期短而很热。模型表明,水是它们大气中的主要物种。高温预计将把这些大气层变成一个(高压)蒸汽浴,其中含有熔融岩石的残留物。这些炽热岩石天体的光谱将与较冷的天体或炽热气体巨星的光谱非常不同。分子建议是重要的光谱学这些对象的审查与相应的光谱数据的当前状态。作为ExoMol项目的一部分,讨论了建立适用于岩石超级地球大气模型的线性/截面综合数据库的前景。总结了量子力学方法在线性生产中的应用及其面临的挑战。
2017-05-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
The composition of hot Jupiter atmospheres assembled within chemically evolved protoplanetary discs
在原行星盘中,大量含氧和含碳分子的雪线的径向位置将导致气体和冰中C/O比的系统径向变化。这种变化被认为是气态巨行星形成位置的一种示踪。然而,圆盘化学可以影响气体和冰中的C/O比率,从而可能消除气体巨行星大气中雪线的化学指纹。我们计算热木星大气的分子组成,使用元素丰度提取的化学动力学模型的光盘中平面,我们已经改变了初始丰度和电离率。这些模型预测的可能大气的多样性比仅使用雪线的元素比率预测的更广泛。与以往的研究结果一样,当C/O比超过太阳值时,CH $_{4}$的混合比在低层大气中增加,而C $_{2}$ H $_{2}$和HCN的混合比主要在高层大气中增加. H $_{2}$ O的混合比相应降低。我们发现,C/O $>1$的热凝聚体只能在CO $_{2}$和CH $_{4}$雪线之间形成。此外,它们只能形成在一个完全继承了星际丰度的圆盘中,并且在那里发生了微不足道的化学反应。因此,富含碳的行星可能是罕见的,除非富含碳氢化合物的冰通过卵石漂流到CH $_{4}$雪线内是一种常见的现象。我们预测的C/O比和元素丰度的组合,可以限制气体巨行星形成的位置相对于雪线的位置,并可以提供深入了解光盘化学史。
2020-09-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cloud formation in metal-rich atmospheres of hot super-Earths like 55 Cnc e and CoRot7b
云在行星的大气层中形成,在那里它们可以确定可观察到的光谱,相位曲线和相位曲线。云的性质是由大气气体的局部化学和化学条件决定的。气体丰度的检索需要在不同的化学条件下的云的形成机制的理解。为了研究富含金属的大气中云的形成,我们探索了蒸发系外行星(如CoRoT-7 b和55 Cnc e)中云的可能性,并与一组通用的太阳丰度和富含金属的气体巨星HD 149026 b进行了比较。我们评估了富含金属的非太阳元素丰度对气相化学的影响,并应用我们的动力学非平衡云形成模型来研究云的结构及其细节。我们提供了一个概述全球云的性质,在物质成分,最大粒子形成率,平均云粒子大小的岩石元素丰度的各种设置。我们的研究结果表明,55 Cnc e和HD 149026 b的条件应该允许在其大气中形成矿物云。一些热岩超级地球(例如Corot-7 b的昼侧)的高温导致电离的大气气体,它们阻止了气体冷凝,使得云不太可能在其昼侧形成。
2017-06-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detection of cesium in the atmosphere of the hot He-rich white dwarf HD 149499B
我们报告了在一颗白矮星的大气中首次探测到铯(Z = 55)。在富含氦的白矮星HD 149499 B(Teff = 49,500 K,log g = 7.97)的远紫外光谱探测器光谱中,大约有十几条Cs IV,Cs V和Cs VI的吸收线被确定。这些线的等效宽度范围为2.3至26.9 m3。我们进行了光谱合成分析,以确定大气中的铯含量。非LTE大气模型的计算是通过在计算中明确考虑铯来进行的。为了这个目的,我们计算了Cs IV Cs VI的束缚-束缚跃迁的振子强度与AUTOSTRUCTURE(多组态Breit-Pauli)和GRASP 2K(多组态Dirac-Fock)原子结构代码既没有测量值,也没有理论值在文献中报道。我们测定了铯丰度log N(Cs)/N(He)= -5.45(0.35),其也可以用质量分数log X(Cs)= -3.95(0.35)表示。
2022-11-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
No consistent atmospheric absorption detected for the ultra-hot Jupiter WASP-189 b
我们在LBT上观察到超热木星WASP-189 b的部分凌日。我们在多个原子跃迁中检测到高度可变的过境信号,包括H-α,Fe I和Mg I。信号与过境的行星大气不一致。相反,我们认为,在过境信号是由于不均匀的恒星表面。我们的观测表明,在普通的光学原子示踪剂缺乏一个高度扩展的气氛。虽然WASP-189非常明亮,但由于过境深度小,大气层明显致密,因此很难描述行星的大气特征。
2020-04-15 astro-ph.EP astro-ph.SR