Red-edge position of habitable exoplanets around M-dwarfs
在遥远的可居住系外行星上可能存在生命的迹象之一是红边，这是可见光和近红外（NIR）波长之间行星反射率的上升。以前的研究表明，M矮星周围可居住的系外行星的红边位置可能会移动到比地球更长的波长。我们调查了合理的红边位置的光环境在进化过程中的光养生物。我们表明，M-矮可居住的系外行星上的光养生物可能使用可见光时，他们第一次在海洋中进化，当他们第一次殖民的土地。通过两个光化学反应中心之一，另一个中心继续使用可见光，产氧光合作用的适应性进化最终也可能使用NIR辐射。这些“双色”反应中心可以吸收更多的光子，但在陆地和水的边界处，它们将难以适应急剧变化的光照条件。近红外光合作用在陆地上更有生产力，尽管它的进化将先于地球型植被。因此，在可居住的M-矮系外行星上由光合生物引起的红边位置最初可能与地球上的相似，然后移动到更长的波长。
2017-08-12 astro-ph.EP
A possible dividing line between massive planets and brown-dwarf companions
褐矮星是介于行星和恒星之间的中间天体。棕矮星质量范围的低端与大质量行星的低端重叠，因此行星和棕矮星同伴之间的区别可能需要追踪单个形成过程。我们目前的结果，新的潜在的棕矮星同伴的类太阳恒星，这是发现使用CORALIE径向速度测量。通过结合光谱轨道和依巴谷天体测量，我们已经确定了轨道倾角，从而为许多这些系统的伴侣质量。这揭示了质量范围在25到45木星质量之间的几乎没有物体，这表明大质量行星和亚恒星同伴之间可能存在一条分界线。
2010-12-06 astro-ph.EP
Magnetic Fields in Earth-like Exoplanets and Implications for Habitability around M-dwarfs
我们使用Olson & Christiansen（2006）标度律并假设其内部结构与地球相似，对类地系外行星的偶极磁矩进行了估计。我们发现，快速旋转的行星（其中科里奥利力占主导地位的核心对流）的偶极矩，可能高达约80倍的地球的磁矩，M_地球，至少部分的行星的寿命。对于非常缓慢旋转的行星（惯性力占主导地位），偶极磁矩仅达到~1.5 M_地球。将我们的计算应用于目前确认的岩石系外行星，我们发现CoRoT-7 b，Kepler-10 b和55 Cnc e分别可以维持高达~ 18，15和13 M_Earth的发电机。我们的结果还表明，岩石系外行星的磁矩不仅取决于它们的自转速率，而且还取决于它们的形成历史、热状态、年龄和成分，以及磁场的几何形状。这些结果适用于所有岩石行星，但对于M矮星宜居带中的系外行星的特殊情况具有重要意义。
2011-07-14 astro-ph.EP
M Dwarf Exoplanet Surface Density Distribution: A Log-Normal Fit from 0.07-400 AU
我们拟合一个对数正态函数的M矮轨道表面密度分布的气体巨行星，在1-10倍的木星的质量范围内，从0.07-400 AU。我们使用马尔可夫链蒙特卡罗方法来探索各种参数值的可能性与我们假设的函数形式的数据的点估计一致。这种适合是一致的径向速度，微透镜，和直接成像观测，是很好的动机从理论和现象学的观点，并预测未来的调查。我们提出了每个参数的概率分布以及一个极大似然估计解决方案。我们认为这个函数比其他广泛使用的函数更有物理意义，并探讨了我们的结果对未来系外行星调查设计的影响。
2017-07-17 astro-ph.EP
The Influence of Clouds and Deuterium-Burning on Brown Dwarf Habitable Zones
The University of Arizona（亚利桑那大学）
本文通过现代棕矮星演化模型研究了云和氘燃烧对棕矮星宜居带的影响，发现云和氘燃烧可使行星在宜居带内停留时间延长，形成氘'甜点'。
2026-03-30 astro-ph.EP
ExoGemS Detection of a Metal Hydride in an Exoplanet Atmosphere
本研究利用GRACES/Gemini North与UVES/VLT高分辨率透射光谱，以5.6σ置信度确认热木星WASP-31b大气中存在CrH，实现系外行星大气金属氢化物的首次高分辨率探测。
2023-07-12 astro-ph.EP
Brown Dwarfs and Directly Imaged Exoplanets in Young Associations
为了了解太阳系外形成的巨行星的大气层和形成机制，未来十年将需要对孤立的年轻棕矮星进行研究。在这份白皮书中，我们总结了在未来十年中发现空间的机会，在年轻的恒星协会中，行星质量在150 pc以内的孤立棕矮星。我们建议下一代望远镜及其他望远镜需要投资于描述年轻的棕矮星，以便充分了解直接成像的系外行星的大气层以及恒星形成过程的尾端。
2019-03-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Unrealised Interdisciplinary Advantage of Observing High Mass Transiting Exoplanets and Brown Dwarfs -- Strategic Exoplanet Initiatives with HST and JWST White Paper
本文为JWST观测倡议白皮书，提出应优先开展大质量凌日系外行星与褐矮星的大气表征观测，以填补当前观测空白，助力研究高重力大气辐照效应、行星形成演化，并发挥JWST的全样本表征潜力。
2024-08-14 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
White Dwarf Systems: the Composition of Exoplanets
本文概述利用白矮星光谱吸收特征测定系外行星物质元素组成的方法，揭示组成多样性及地质过程，并得益于Gaia卫星识别的众多白矮星推动该领域革命。
2024-09-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hurricane genesis is favorable on terrestrial exoplanets orbiting late-type M dwarf stars
飓风是地球上发生的最极端的风暴系统之一，其特征是强降雨和强风。未来的红外太空望远镜将对类地系外行星进行表征，它们围绕M矮星运行。因此，最好观测的类地系外行星与地球有着巨大的气候差异，有着巨大的昼侧与夜侧辐射对比度和相对缓慢的自转。飓风可能会影响未来对类地系外行星的观测，因为它们增强了水蒸气的垂直传输，并可能影响海洋热传输。在这项工作中，我们探讨了绕M矮星运行的类地系外行星的环境如何影响飓风成因（形成）的可预测性。为此，我们将为了解地球上飓风成因而开发的指标应用于围绕M矮星运行的海洋覆盖的系外行星的三维气候模型。我们发现，飓风的成因是最有利的中间旋转潮汐锁定类地系外行星的旋转周期为$\sim 8-10~\mathrm{days}$。因此，飓风的形成最有利于位于晚型M矮星宜居带的类地系外行星。飓风生成的可预测性在中等旋转时达到峰值，因为飓风生成需要足够的旋转，但快速旋转的类地系外行星上的垂直风切变会破坏飓风的生成。我们发现，飓风的成因是不太有利的缓慢旋转的类地系外行星，这与以前的工作。未来的工作使用模拟解决飓风的起源和演变可以测试我们的期望，环境如何影响潮汐锁定的类地系外行星上飓风起源的可解释性。
2020-06-26 astro-ph.EP physics.ao-ph
H$_2$-dominated Atmosphere as an Indicator of Second-generation Rocky White Dwarf Exoplanets
继发现第一颗经过白矮星（WD）的系外行星候选者之后，一个描述WD周围类地系外行星大气的“白矮星机会”正在出现。大的行星与恒星的大小比，因此大的过境深度使过境WD系外行星成为透射光谱的有利目标-在中等詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）计划中可以实现对类地行星过境近距离WD的光谱特征的结论性检测。然而，尽管有明显的有希望的机会，但第一代WD系外行星的主序后（MS）进化历史从未被纳入大气模型。此外，在WD碎片盘中形成的第二代行星从未从光化学的角度进行过研究。我们证明，透射光谱可以识别第二代岩石WD系外行星厚（$\sim1$酒吧）H $_2$为主的气氛。此外，我们还可以根据WD系外行星的透射光谱推断其释气活动，并通过研究CH $_4$的积累来测试光化学失控。
2022-01-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
M dwarf stars in the light of (future) exoplanet searches
我们提出了一个简短的概述分裂会议M矮星作为行星主机，是作为酷星17会议的一部分组织。会议专门审查了我们目前对M矮星和系外行星的了解，以便为目前和未来的系外行星搜索做好准备，重点是低质量恒星。我们回顾了观测和理论上的挑战，以确定M矮星和准确的基本参数的重要性，适当的表征其系外行星和我们的理解行星形成。
2012-11-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
The only inflated brown dwarf in an eclipsing white dwarf-brown dwarf binary: WD1032+011B
本文利用哈勃WFC3时间分辨分光光度数据研究食双星WD1032+011中的受辐照棕矮星，测得其昼夜温差、无云大气及膨胀半径，确认其为同类系统中唯一已知膨胀棕矮星。
2024-09-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Statistical Properties of Brown Dwarf Companions: Implications for Different Formation Mechanisms
大质量太阳系外行星和褐矮星重叠的质量域仍然知之甚少，因为很少有褐矮星靠近太阳型恒星，即所谓的褐矮星沙漠。本文从文献中收集了太阳型恒星及其宿主恒星周围近距离棕矮星的所有数据，并对棕矮星沙漠的人口统计进行了研究。数据清晰地显示出褐矮星周期-质量分布图（$ 35<m\sin i<55 M_{\rm Jup}$和$P<100$天）中的短周期和中等质量间隙，代表着褐矮星沙漠中“最干燥的土地”。观测偏差不太可能导致这个差距，因为它的周期短，质量中等，其中褐矮星可以很容易地被以前的RV调查发现。在这个间隙之上和之下的棕矮星具有显著不同的偏心率分布，这不仅证实了这个间隙是真实存在的，而且暗示它们可能有不同的起源。进一步的统计研究表明，在该间隙以下的棕矮星可能主要通过盘引力不稳定性在原行星盘中形成，而在该间隙以上的棕矮星可能主要通过分子云碎裂形成类似双星的结构。我们的发现为褐矮星的形成机制及其与行星和恒星形成的可能关系提供了重要的见解。
2013-03-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cloud Formation and Dynamics in Cool Dwarf and Hot Exoplanetary Atmospheres
质量最低的恒星、褐矮星和太阳系外行星为理解低温大气中的动力学和云形成过程带来了挑战和机遇。对于棕矮星，L-和T-型矮星光球云的形成，变化和快速耗尽，以及与垂直混合相关的非平衡化学的光谱证据，都指向动力学在垂直丰度分布和云/颗粒形成周期中的基本作用。对于系外行星，方位角的热量变化以及平流层和系外大气层的探测表明，存在着多层的、不对称的大气层，这些大气层也可能是随时间变化的（特别是对于具有高度椭圆轨道的系统）。尘埃和云也可能通过热效应在系外行星的热能平衡中发挥重要作用。对于所有这些情况，三维大气模型正在成为了解光谱和时间特性的一个越来越重要的工具。在这篇评论中，我总结了在冷矮和热系外行星大气中的云和动力学的观测证据，与这些过程相关的突出问题，以及可以实现有效协同的领域。
2009-10-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Evidence for a polar circumbinary exoplanet orbiting a pair of eclipsing brown dwarfs
该研究发现围绕一对偏心轨道近距褐矮星运行的极性环双星系外行星的有力证据，通过径向速度观测到双星逆行拱线进动，证明其源于极性行星的存在，拓展了环双星行星多样性认知。
2025-04-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Mergerburst Transients of Brown Dwarfs with Exoplanets
我们探索的光学瞬态事件所形成的破坏一颗行星的棕矮星（BD）-BD行星合并暴的性质。当一颗大质量行星接近BD走向合并过程时，它将被潮汐摧毁，并在BD周围形成一个吸积盘。圆盘中的粘性决定了事件的特征时间--几天。我们认为，BD行星合并暴事件的光变曲线类似于其他中等光度光学瞬变事件，如V838 Mon，但在较短的时间尺度和较低的光度。由于对天空的覆盖率很高，我们预计在不久的将来会发现这种事件。
2011-06-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Exploration of the brown dwarf regime around solar-like stars by CoRoT
目的。对CoRoT褐矮星的研究进行了总结。方法.利用CoRoT测光时间序列和地面径向速度测量研究了类太阳恒星周围的凌日褐矮星。结果CoRoT在F和G矮星周围发现了三颗凌日棕矮星。在类太阳恒星周围，褐矮星的出现率为0.20 +/- 0.15%，这与开普勒数据获得的值一致。
2016-03-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Shaping the Brown Dwarf Desert: Predicting the Primordial Brown Dwarf Binary Distributions from Turbulent Fragmentation
褐矮星（BD）的形成对恒星形成理论提出了关键挑战。观测到的太阳质量恒星附近（$\leq 5$ AU）褐矮星伴星的缺乏，被称为褐矮星沙漠，以及低质量双星系统比恒星双星更紧密结合的趋势，被引用作为褐矮星和恒星形成机制不同的证据。在本文中，我们探讨了最小假设的影响，棕矮星在双星系统中起源于通过相同的基本破碎机制的恒星，在孤立的，动荡的巨大分子云的核心。我们分析表明，特定的角动量与湍流的核心质量的缩放自然会产生棕矮星沙漠，以及广泛的棕矮星双星系统。此外，我们表明，湍流核心碎裂模型也自然预测，非常低质量（VLM）的二进制和BD/BD系统比恒星系统更紧密的约束。此外，为了捕捉湍流固有的随机变化，我们生成$10^4$模型湍流核心与合成的湍流速度场表明，湍流碎裂模型容纳了一小部分的二进制棕矮星与广泛的分离，类似于观测。事实上，从湍流碎裂模型得出的结论是，在形成过程中，单一的碎裂机制可能在很大程度上决定了恒星和棕矮星双星的分布。
2013-07-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Searching for chemical signatures of brown dwarf formation
最近的研究表明，质量在35-55 M $_{\rm Jup}$之间的褐矮星几乎没有作为恒星的伴星，这表明质量在这个差距之上和之下的物体可能有不同的形成机制。我们确定的基本恒星参数，以及个人的丰度已知有一个亚恒星伴侣在褐矮星制度的大样本恒星。样本被分为“大质量”和“低质量”棕矮星的恒星。根据先前的工作，考虑了42.5 M $_{\rm Jup}$的阈值。我们的研究结果证实，恒星与棕矮星的同伴不遵循公认的气体巨行星金属丰度相关性在主序星的主机。拥有“大质量”棕矮星的恒星显示出与没有已知行星或有低质量行星的恒星相似的金属丰度和丰度分布。我们发现一种趋势，恒星窝藏“小质量”的棕矮星有稍大的金属丰度，[X $_{\rm Fe}$ /Fe]值，和丰富的Sc II，Mn I，和Ni I相比，恒星有大质量的棕矮星。这些数据表明，正如以前报道的那样，大质量和低质量的褐矮星可能在周期和离心率上存在差异。我们发现了一个非金属依赖机制的证据，形成大质量的棕矮星。我们的研究结果与大质量褐矮星形成为恒星的情景一致。在高金属丰度时，核心吸积机制可能在低质量棕矮星的形成中变得有效，而在低金属丰度时，低质量棕矮星可能通过湍流原恒星盘中的引力不稳定性形成。
2017-02-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
WD1032+011, an inflated brown dwarf in an old eclipsing binary with a white dwarf
我们目前发现的只有第三个褐矮星已知的日食非吸积白矮星。盖亚视差信息和多色测光确认了白矮星是冷的（9950 $\pm$ 150 K），质量较低（0.45 $\pm$ 0.05 MSun），光谱和光变曲线表明褐矮星的质量为0.067 $\pm$ 0.006 MSun（70 MJup），光谱类型为L5 $\pm$ 1。该系统的运动学表明，该双星可能是厚盘的一员，因此至少有5 Gyr的年龄。高节奏的光变曲线显示棕矮星是膨胀的，使它成为食白矮星-棕矮星双星中第一颗膨胀的棕矮星。
2020-06-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
First Results from the CHEPS: Exoplanets and the Discovery of an Eccentric Brown Dwarf in the Desert
我们报告发现一颗褐矮星在偏心轨道上，其半长轴位于恒星HD 191760周围的褐矮星沙漠区域。该恒星的光谱类型为G3 IV/V，金属丰度（[Fe/H]）为0.29 dex。HD 191760是少数有褐矮星伴星的富金属恒星之一。褐矮星（HD 191760 b）的轨道周期为505.57+/-0.40天，半长轴为1.35+/-0.01天文单位，将其牢牢地置于褐矮星沙漠中。HD 191760 b的离心率为0.63+/-0.01，这意味着它与主星的距离接近0.5天文单位。动力学模拟表明，由于HD 191760 b所施加的灾难性引力，没有内行星可以居住在距离超过0.17 AU的地方。除了这些初步结果，我们还改进了恒星HD 48265，HD 143361和HD 154672周围系外行星的轨道。所有的单行星解决方案都与麦哲伦行星搜索先前发布的解决方案一致。
2009-05-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Polar Vortex Hypothesis: Evolving, Spectrally Distinct Polar Regions Explain Short- and Long-term Light Curve Evolution and Color-Inclination Trends in Brown Dwarfs and Giant Exoplanets
本研究提出极涡假说，认为褐矮星与巨型系外行星光谱独特且长期演化的极区可解释其颜色-倾角等观测趋势，通过时空大气模型验证了该假说的合理性，指出一维静态大气模型的局限性。
2024-10-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
NLTT5306B: an inflated, weakly irradiated brown dwarf
我们目前斯皮策观测在3.6和4.5微米和近红外IRTF SpeX光谱的辐射褐矮星NLTT 5306 B。我们确定棕矮星的光谱类型为L5，并且很可能是膨胀的，尽管白矮星的主星的有效温度很低。我们计算的亮度温度在斯皮策波段的模型半径，和罗氏瓣半径的棕矮星，并得出结论，有很小的昼夜侧温差。我们讨论了NLTT 5306 B可能膨胀的各种机制，并确定虽然低质量的棕矮星（M<35 MJup）很容易通过其宿主恒星的照射而膨胀，但很少有更高质量的棕矮星会膨胀。质量较高的棕矮星可能是由于磁相互作用而膨胀，或者可能有更厚的云。
2020-10-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Demographics of M Dwarf Binary Exoplanet Hosts Discovered by TESS
本研究利用高分辨率成像与Gaia天体测量，分析TESS发现的M型矮星双星系外行星宿主星的人口统计学特征，测定伴星参数，修正行星半径，并发现3个近距双星中的多行星系统。
2024-12-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Polluted White Dwarfs Reveal Exotic Mantle Rock Types on Exoplanets in our Solar Neighborhood
先前的研究假设，一些受污染的白矮星记录了类似大陆的花岗岩地壳-这在地球上很丰富，可能是板块构造的唯一标志。但这些推论只来自少数几个元素，没有一个能定义岩石类型。因此，我们提出了第一次估计的岩石类型的系外行星，一旦轨道污染的白矮星-恒星的大气成分记录下降的以前轨道行星物体-检查的情况下，镁，硅，钙和铁的测量精度。我们没有发现陆壳或其他地壳类型的证据，即使在校正了地核形成之后。然而，这些系外行星的硅酸盐地幔是可以辨别的：一个例子是类似地球的，但大多数在成分和矿物学上都是外来的。由于这些系外行星的成分分布超过了附近4,000颗以上的主序星，它们独特的硅酸盐成分不太可能反映母星成分的变化。相反，被污染的白矮星揭示了我们太阳系附近的行星种类比目前所认识的要多，因此具有独特的行星吸积和分化路径，在我们的太阳系中没有直接的对应物。这些需要新的岩石分类方案，石英+斜方辉石和方镁石+橄榄石组合，这是这里提出的。
2021-11-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Catalog of Cool Dwarf Targets for the Transiting Exoplanet Survey Satellite
我们提出了一个目录的冷矮星目标（$V-J>2.7$，$T_{\rm eff} \lesssim 4000 K$）和他们的恒星属性即将到来的凌日系外行星调查卫星（TESS），以确定哪些冷矮星应使用两分钟的观测。TESS有机会在数万颗附近的、凉爽的、晚期K型和M型矮星中搜寻凌日系外行星，这比当前或之前的凌日系外行星调查（如{ \it Kepler}、K2和地基计划）多一个数量级。这就需要一种新的方法来选择冷矮星目标。冷矮星是通过从文献中整理视差和自行目录，并根据各种选择标准来选择的。我们计算恒星参数和TESS星等使用最好的关系，从文献中，同时保持一致的方法，为了重现性。我们使用开普勒任务的统计结果估计TESS观测的预期行星产量，并使用这些结果选择两分钟观测的最佳目标，优化小行星的质量，可以想象使用当前和未来的多普勒光谱仪使用后续多普勒光谱测量。该目录被纳入TESS输入目录和TESS候选目标列表，直到欧空局的盖亚任务识别出更完整和准确的冷矮星目录。
2018-02-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Definition of Exoplanets and Brown Dwarfs
Observatoire de Paris（巴黎天文台）
本文回顾系外行星与褐矮星的定义，强调以形成机制（吸积vs引力坍缩）区分二者，并指出质量界限的模糊性，提出未来观测检验方法。
2025-10-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Infrared Flares from M Dwarfs: a Hinderance to Future Transiting Exoplanet Studies
许多当前和未来的系外行星任务正在推动红外（IR）波长，行星和恒星之间的通量对比更有利（Deming et al. 2009），恒星磁活动的影响减少。事实上，最近对恒星黑子和光斑的分析发现，这些形式的恒星活动不会对具有JWST的FGKM恒星的凌日特征或科学潜力产生实质性影响（Zellem et al. 2017）。然而，在耀斑的情况下，这是不正确的，我证明这可能是一个障碍，过境研究在这份说明。
2017-10-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Atmospheric Regimes and Trends on Exoplanets and Brown Dwarfs
行星大气是行星的外层气体。除了在从太空观察到的第一个和最容易到达的行星层中具有科学意义外，它与行星的形成和演化，表面和内部过程以及行星的可居住性密切相关。目前关于行星大气的理论主要是通过对太阳系中的八颗大行星、冥王星和三颗大卫星（木卫一、土卫六和海卫一）的研究获得的。在太阳系之外，我们的银河系中已经确认了4000多颗太阳系外行星（系外行星）和2000颗褐矮星，它们的数量正在迅速增长。来自这些奇异天体的丰富信息提供了一个数据库，可以从统计意义上测试行星气候的基本理论。在这里，我们回顾了目前的知识，大气的系外行星和褐矮星从最近的观测和理论。这篇评论强调了重要的制度和统计趋势，在合奏的大气作为第一步，充分表征不同的亚恒星大气，说明了基本原则和关键问题。通过分析大气特征对基本行星参数的依赖性，获得了一些见解。主要的过程，影响大气稳定度，能量输送，温度，成分和流动模式进行了讨论和阐述简单的标度律。我们把这篇评论献给亚当·P·肖曼博士（1968-2020），以表彰他对巨行星、系外行星和褐矮星上大气动力学的理解所做出的根本性贡献。
2020-07-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Search for brown-dwarf companions of stars
报道了在CORALIE和HARPS径向速度巡天中发现的9颗新的棕矮星候选星。新的CORALIE径向速度产生准确的轨道6个以前已知的主机的潜在的棕矮星同伴。包括从文献中选择的目标，33主机的潜在的棕矮星同伴进行检查。采用创新的方法，我们使用新的依巴谷数据的还原，以充分的天体测量轨道的6个对象，揭示M-矮星的同伴与质量之间的90 M_Jup和0.52 M_Sun。此外，两个伴星的质量可以限制在恒星范围内。HD 137510的伴星是一颗褐矮星。在95%的置信度下，HD 190228的伴星也是一颗褐矮星。剩下的23颗伴星仍然是棕矮星的候选者。基于CORALIE行星搜索样本，我们得到了类太阳恒星周围棕矮星伴星频率的上限为0.6%。我们发现伴星质量分布函数在棕矮星质量范围的低端上升，这表明我们实际上正在探测行星分布的高质量尾部。
2010-09-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
How habitable are M-dwarf Exoplanets? Modeling surface conditions and exploring the role of melanins in the survival of Aspergillus niger spores under exoplanet-like radiation
本文通过模拟M矮星系外行星表面温度和辐射环境，并结合黑曲霉孢子辐射存活实验，发现火星大气或薄层土壤/水屏蔽下孢子可耐受超级耀斑，黑色素能显著提高存活率，为系外行星宜居性研究建立了微生物学框架。
2024-03-06 astro-ph.EP physics.bio-ph
Role of planetary obliquity in regulating atmospheric escape: G-dwarf vs. M-dwarf Earth-like exoplanets
我们提出了一个三种（H $^+$，O $^+$和E $^-$）多流体磁流体动力学（MHD）模型，赋予了必要的上层大气化学，能够准确地量化的氧离子损失的大小从“类地”系外行星在宜居带，其磁和旋转轴大致彼此重合。我们应用这个模型来研究从磁场的角度来调节大气损失的行星的引力的作用。对于类地系外行星绕太阳型恒星，我们表明，总的大气离子损失率对行星（磁）的依赖性是相对较弱的逃逸率之间变化的$2.19 \times 10^{26}$的$^{-1}$到$2.37 \times 10^{26}$的$^{-1}$。相比之下，在类地系外行星围绕晚型M-矮星运行的情况下，行星度可以影响大气逃逸率（$\sim$ $10^{28}$ s $^{-1}$）超过$2$（或$200\%$）的一个因子。因此，我们的模拟结果表明，行星的引力可能会发挥一个弱到中等的作用，只要保留的大气层（必要的表面可居住性）的关注。
2019-07-31 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Astro2020 Science White Paper: High-Resolution Spectroscopic Surveys of Ultracool Dwarf Stars & Brown Dwarfs
最低质量恒星和褐矮星的高分辨率光谱揭示了它们的起源、多样性、组成和物理性质，并对银河系的恒星形成和化学演化历史产生了影响。我们激励需要高分辨率，红外光谱调查，以达到这些微弱的来源。
2019-03-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Arecibo Detection of the Coolest Radio-flaring Brown Dwarf
无线电探测为测量和研究最冷的褐矮星的磁场提供了独特的手段。以前的无线电调查已经观察到从褐矮星到光谱类型L3.5的静态和耀斑发射，但对于更冷的物体只确定了上限。我们报告的检测零星的，圆偏振耀斑从T6.5矮星，2MASS J1047+21，与阿雷西博射电望远镜在4.75 GHz。这是迄今为止在射频上探测到的最冷的褐矮星。这样一个天体能够产生可观测的、相干的无线电发射，尽管它的温度很低，约900 K，这一事实证明了利用无线电探测作为工具，在很少探索的LTY光谱范围内研究棕矮星的可行性。
2012-02-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
The evolutionary history of GD1400, a white dwarf-brown dwarf binary
本文研究了白矮星-褐矮星双星系统GD1400AB，通过径向速度测量和时间序列测光分析白矮星脉动与褐矮星辐射效应，发现其温度高于此前推测，并探讨了该系统的演化路径及共包络相。
2024-10-11 astro-ph.EP astro-ph.SR
Variability of Brown Dwarfs
褐矮星是低质量恒星和巨行星之间缺失的一环。它们的大气层显示出行星的典型化学物质，人们可能会怀疑它们是否也有类似天气的模式。虽然棕矮星的表面特征无法直接解析，但当它们旋转进出视野时，由这些特征引起的光度和光谱调制提供了关于其大气演变的丰富信息。通过L，T和Y光谱类型序列的棕矮星的变化的审查，以及他们设置的限制，在其表面上的天气样图案的性质。
2018-03-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Lightning on exoplanets and brown dwarfs: Modelling and detection of lightning signatures throughout the electromagnetic spectrum
闪电是一种重要的电现象，已知存在于几个太阳系行星中。它携带对流和云形成的信息，可能对生物前化学很重要。系外行星和褐矮星已经被证明拥有适合闪电放电的环境。在这个博士项目中，我的目标是确定系外行星和褐矮星上的闪电是否比太阳系行星上的闪电更有活力，寻找最有希望的特征是什么，以及这些“系外闪电”特征是否可以从地球上检测到。本论文主要围绕三个主题展开。首先，我讨论了地球、木星、土星和金星的闪电气候学研究。我应用所获得的闪电统计太阳系外行星，以给闪电发生在系外行星和褐矮星的初步估计。接下来，我介绍了一个简短的研究潜在的闪电活动的系外行星HAT-P-11b，根据以前的无线电观测。与此相关，我讨论了第一次估计的观测闪电从密切的棕矮星，与光学丹麦望远镜。我的项目的最后一部分集中在一个闪电射电模型，这是应用于研究的能量和无线电功率释放的闪电放电在热巨气体行星和褐矮星大气。释放的能量决定了信号的可观测性，以及闪电对物体局部大气的影响。这项工作结合了从行星和地球科学中获得的知识，并利用这些知识来了解更多关于太阳系外系统的信息。我的主要结果表明，系外行星上的闪电可能比太阳系中的闪电更有活力，这支持了未来观测和探测太阳系外天体闪电活动的可能性。我的工作为未来的无线电、光学和红外搜索“外闪电”提供了基础。
2021-03-18 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.ao-ph
White dwarf systems: exoplanets and debris disks
Technion Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
本章综述了用于发现和表征白矮星周围系外行星与碎屑盘的观测技术，并调研了用于理论解释这些观测的研究工具与模型。
2024-04-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Detectability of satellites around directly imaged exoplanets and brown dwarfs
星下伴星周围的超新星是一种具有各种不同形成历史的异质天体。聚焦于系外行星和褐矮星周围的潜在可探测卫星，我们可能会发现属于两个主要群体的物体：类似于泰坦或伽利略卫星的行星状卫星-可能在核心吸积范围内形成;以及类似双星的物体，在不同的情况下形成，例如磁盘不稳定性。这些潜在卫星的性质将彼此非常不同。此外，我们期望它们的表征将提供有关系统历史的有见地的信息。这对于通过直接成像（DI）发现的起源不明的行星/棕矮星尤为重要。在本文中，我们回顾了不同的技术，适用于DI行星/棕矮星，可以用来发现这样的卫星。这是通过模拟系外行星$β$ Pic b周围的卫星群来实现的，这是一个测试案例。对于每颗模拟卫星，检索了DI、径向速度、过境和天体测量信号相对于行星的幅度，并与当前和未来仪器的探测极限进行了比较。此外，我们还编制了一份通过DI发现的38颗亚恒星伴星的清单，以初步估计用不同的技术从上述两个种群中发现卫星的概率。这种简化的方法表明，探测到类行星卫星，虽然不是严格不可能的，但非常不可能。另一方面，对类双星的探测在现有仪器的能力范围内。
2022-07-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
TOI-2490b- The most eccentric brown dwarf transiting in the brown dwarf desert
本文报道了褐矮星荒漠中偏心率最高的凌星褐矮星TOI-2490b，其轨道偏心率达0.78，结合TESS测光、FEROS视向速度和NGTS光度观测确认，并讨论其高偏心率对恒星形成机制的指示意义。
2024-08-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Brown Dwarf Companions to White Dwarfs
白矮星的褐矮星伴星很罕见，但最近的红外线探测正在慢慢揭示这样的例子。我们对后共包络双星WD 0137 -349进行了新的观测，揭示了辐射对~ 0.05M* 次级的影响，对GD 1400的新观测表明它也是一个封闭的后共包络系统。我们还介绍了用UKIDSS近红外测光寻找未解超冷伴星和白矮星的最新结果。25颗DA白矮星被确认为光度超标，表明有低质量的伴星，其中8-10颗的预测质量在棕矮星的范围内。本次巡天的结果表明，DA白矮星的未分辨（< 2”）褐矮星伴星分数为0.3 \leq fWD+BD \leq 1.3%.
2011-02-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Hot methane line lists for exoplanet and brown dwarf atmospheres
我们提出了全面的实验线清单甲烷（CH 4）在高温下通过记录傅里叶变换红外发射光谱。校准的线列表中提出的温度300 - 1400摄氏度在12个100摄氏度的间隔跨越960 - 5000厘米-1（2.0 - 10.4微米）的红外区域。该范围包括二进制、五进制和八进制区域，即，所有的基本振动模式以及许多组合、泛音和热带。使用我们的CH 4光谱，我们已经估计了经验较低的状态能量（Elow，单位为cm-1），并且我们的值已经与线位置（cm-1）和校准的线强度（S'，单位为cm分子-1）一起被并入线列表中。我们希望我们的热CH 4线列表中找到直接应用的行星大气和褐矮星的建模。
2013-08-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
Thermochemical modelling of brown dwarf discs
棕矮星盘的物理性质，就其形状和大小而言，仍然在很大程度上未被观测到。褐矮星盘在多大程度上类似于缩小的金牛座T盘目前尚不清楚，这项工作是通过未来观测的最终建模建立关系的一步。我们使用对棕矮星盘$ρ$ Oph 102的观测来推断基准模型，我们围绕该模型构建了棕矮星盘模型的小网格，以便对CO、HCN和HCO+线通量以及驱动其丰度的化学作用进行建模。这是第一个将详细的2D辐射热化学盘模型与观测数据联系起来的褐矮星模型。我们预测，适度扩展ALMA天线配置将空间解决CO线发射棕矮星光盘周围，HCN和HCO+将被检测到的综合通量，我们的结论是，这些分子的CO排放的通量比相媲美的金牛座T光盘。这些分子还没有在棕矮星盘中的亚毫米波长下被观察到，但它们是温暖的表面层气体和盘外部电离的关键示踪剂。我们提出的预测是，如果棕矮星盘中的物理和化学过程与金牛座T盘中发生的物理和化学过程相似--正如我们的模型所建议的那样--那么用于金牛座T盘的相同诊断方法也可以用于棕矮星盘（例如尚未在亚毫米范围内观察到的HCN和HCO+线），并且这些线应该可以用ALMA观察到。通过未来的观测，无论是证实（或反驳）这些想法的棕矮星盘化学将有很强的影响，我们的理解盘化学，结构，以及随后的行星形成在棕矮星盘。
2017-02-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Polarimetric Detection of Exoplanets Transiting T- and L- Brown Dwarfs
虽然光被原子和分子的光的散射在T-矮星和L-矮星的B-波段产生大量的偏振，但被L-矮星多云大气中的尘埃颗粒散射在这些物体更明亮的远光学和红外波长处产生显著的偏振。然而，如果云是均匀分布的，并且物体是球对称的，则可观测的圆盘平均偏振应该为零。因此，为了解释观测到的几个L-矮星的大偏振，旋转引起的扁率或水平不均匀的云分布在大气中调用。另一方面，当一颗地球大小或更大的太阳系外行星沿着视线经过棕矮星时，在凌日过程中引起的不对称性会产生一个非零的、依赖于时间的净偏振。适用于T-和L-矮星的有效温度和表面重力范围内的大气模型，我推导出这些对象在过境阶段的时间相关的偏振分布，并估计在过境入口/出口阶段的内部接触点期间发生的偏振的峰值幅度。结果表明，被地球大小或更大的系外行星遮蔽的L型云矮星，在I和J波段可能出现0.2- 1.0%的偏振峰值。这样的极化量甚至比快速旋转的L-矮星的旋转诱导扁率所能产生的极化量要高。因此，我认为时间分辨成像偏振应该是一个潜在的技术来检测凌日系外行星周围的L-矮星。
2016-07-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Rotation-Disk Connection in Young Brown Dwarfs: Strong Evidence for Early Rotational Braking
我们利用开普勒/K2光变曲线测量了上天蝎座恒星形成区的褐矮星和极低质量恒星的自转周期。我们的样本包括总共104个时期。根据上天蝎座的假设年龄，其中大约三分之一是棕矮星。全样本的中位周期为1.28 d，可能的棕矮星为0.84 d。有了这个周期样本，我们发现了令人信服的证据，证明褐矮星的早期旋转制动是由中心物体和圆盘之间的相互作用引起的。具有圆盘的物体的中位周期至少比没有圆盘的物体长50%。两颗褐矮星在它们的光变曲线中显示出“盘锁定”的直接迹象，其形式是在类似于旋转周期的时间尺度上重复出现的下降。比较不同年龄的褐矮星的周期样本，有一个明确的需要，包括旋转制动到1和1千万年之间的周期演化轨道。一个锁定期超过几个百万年，随后由于收缩自旋适合的观测数据。我们的结论是，年轻的褐矮星受到与恒星相同的旋转调节的影响，尽管它们开始时旋转速度明显更快，这可能是由初始条件决定的。
2019-01-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
CWISE J014611.20-050850.0AB: The Widest Known Brown Dwarf Binary in the Field
虽然恒星经常在双星系统中发现，但褐矮星双星要罕见得多。褐矮星--褐矮星对通常很难分辨，因为它们的间隔很小。通过后院世界：行星9公民科学项目，利用宽视场红外巡天探测器（WISE）的数据发现的褐矮星，我们检查了其他更高分辨率的天空巡天，寻找被忽视的冷伴星。在这个过程中，我们发现了褐矮星双星系统CWISE J 0146 $-$ 0508 AB，我们发现它有一个非常小的机会对齐的概率基于系统的组件相似的自行。使用Keck/NIRES的后续近红外光谱，我们确定了L4和L 8（蓝色）的成分光谱类型，使CWISE J 0146 $-$ 0508 AB成为仅有的几个具有蓝色L矮星的基准系统之一。在距离$\sim$ 40秒差距处，CWISE J 0146 $-$ 0508 AB的预计距离为$\sim$ 129天文单位，使其成为迄今为止发现的最宽的分离棕矮星对。我们发现，这样一个广泛的分离棕矮星双星可能意味着在低密度恒星形成区的形成。
2022-02-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Astrometric planet search around southern ultracool dwarfs: V. Discovery of the exoplanet candidate PALTA-1 b
European Space Agency（欧洲空间局）；Main Astronomical Observatory, National Academy of Sciences of the Ukraine（乌克兰国家科学院主天文台）；Instituto de Astrofísica de Canarias（加那利群岛天体物理研究所）；Université de Genève（日内瓦大学）
通过甚大望远镜FORS2对附近L矮星DE1253-57进行八年天体测量监测，发现亚木星质量系外行星候选体PALTA-1 b，质量约0.54-0.77木星质量，若确认将成为罕见的围绕超冷矮星的巨行星。
2026-10-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Gaia, Non-Single Stars, Brown Dwarfs, and Exoplanets
在其全天巡天中，盖亚将通过天体测量和光度测量监测数百万颗主序星，这些主序星对距离主星几个天文单位内的褐矮星伴星和非常短时间内的凌日褐矮星具有足够的灵敏度。此外，在太阳后院发现的数千个超冷矮星将有直接（绝对）距离盖亚的估计，对于这些盖亚天体测量将有足够的精度来揭示任何质量与木星一样低的轨道伴星。因此，盖亚观测对褐矮星天体物理学中的许多重要问题（它们是如何孤立地形成的，又是如何与恒星相伴形成的？）行星能在它们周围形成吗？它们的基本参数是什么，如年龄、质量和半径？他们的大气物理学是什么？），以及它们与恒星和行星的联系盖亚在褐矮星科学领域的全部遗产潜力将在与地面和太空中的其他探测和表征计划相结合时实现。
2014-06-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Host-star and exoplanet compositions: a pilot study usinga wide binary with a polluted white dwarf
行星和恒星最终形成于同一团气体的坍缩。虽然行星和行星体很容易释放挥发物，但一个常见的假设是它们保留了与其宿主恒星相同的耐火成分。这在太阳系中是真实的。在观测误差范围内，南极陨石、地球和其他岩石行星体的耐火成分与太阳一致。这项工作的目的是调查这一假设是否适用于系外行星系统。如果是真的，观测到的岩石系外行星的内部结构可以更好地利用它们的宿主恒星丰度来限制。在本文中，我们分析了K矮星G200-40的丰度，并将其与其污染的白矮星同伴WD 1425+540进行了比较。这颗白矮星从恒星演化到白矮星阶段时幸存下来的外行星系中吸积了行星物质，很可能是一个类似柯伊伯带的物体。由于双星对的化学性质是均匀的，我们使用双星伴星G200-40作为WD 1425+540的祖先的组成的代表。我们表明，伴星和行星物质吸积WD 1425+540的元素丰度是一致的假设，行星和主星有相同的真实丰度，考虑到观测误差。
2021-02-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
A New Method for Finding Nearby White Dwarf Exoplanets and Detecting Biosignatures
我们证明，詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）可以检测红外（IR）的混合光谱能量分布的空间未分辨的类地系外行星附近的白矮星。我们发现，JWST是能够检测温暖的（可居住区; T $_{\rm eq}$ = 287 K）地球或超级地球和热（400 - 1000 K）的汞类似物在最近的15个孤立的白矮星周围的混合光谱与10小时的整合每个目标使用MIRI的中分辨率摄谱仪（MRS）。此外，这些观测结果限制了这些行星上CO $_2$占主导地位的大气的存在。该技术几乎对系统倾角不敏感，因此即使是对一小部分白矮星的观测也可能对太阳附近白矮星周围温暖的类地系外行星的出现率产生很大的限制。我们发现，JWST也可以通过MIRI宽带成像在$λ= 21\,\mathrm{μm}$为34个最近的（$<13$ pc）孤立的白矮星，每个目标2小时的积分时间，检测异常冷（100 - 150 K）的彗星大小的系外行星。使用红外过量探测大气层内轨道相位或光谱吸收特征的热变化，这两者都可以通过长基线MRS观测来确认候选行星是实际的系外行星。假设一个类似地球的大气成分，我们发现，检测的生物特征对O $_3$ + CH $_4$是可能的所有可居住区的地球（6.5 pc以内; 6个白矮星系统）或超级地球（10 pc以内; 17个系统）轨道白矮星只有5 - 36小时的集成使用MIRI的低分辨率光谱仪（LRS）。
2022-09-26 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Perhaps there is no brown dwarf desert? A study of sub-stellar companions with Gaia DR3
Monash University（莫纳什大学）
基于Gaia DR3数据，研究发现太阳型恒星周围存在棕矮星质量伴星的可能性显著高于以往研究，但高质量棕矮星在该周期范围内仍较为稀少。
2026-01-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Growth of grains in Brown Dwarf disks
我们使用Garaud等人（2013）的新物理模型进行凝聚和碎裂模拟，以确定棕矮星盘中的局部生长。我们表明，大颗粒可以生长，如果棕矮星磁盘的T金牛座磁盘（在恒星质量，磁盘质量和磁盘半径方面）按比例缩小版本的增长在一个等同的位置相对于磁盘截断半径可以发生在两个磁盘相同的大小。我们发现，发生类似的增长，因为在两个磁盘的碰撞时间尺度是可比的。因此，我们的模型可能解释最近在棕矮星盘中观察到的颗粒生长到毫米大小的现象，就像在金牛座T盘中看到的那样。
2013-07-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Brown Dwarf Atmospheres as the Potentially Most Detectable and Abundant Sites for Life
结果表明，在有效温度为$\sim 250$ - $350$ K的冷褐矮星大气中，总的可居住体积可能比类地行星大两个数量级。我们还研究了气溶胶，营养物质和光合作用在促进褐矮星大气中的生命的作用。我们的预测可能是可测试的，通过搜索光谱边缘的近红外和化学不平衡的大气中的附近的棕矮星，要么是自由浮动或在几个AU的恒星。对于后一类，我们发现，詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）可能能够实现$\sim 5$的信噪比后，几个小时的整合时间，每个源的生物源的光谱特征在$\sim 10^3$冷褐矮星的检测。
2019-09-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
