Cloud Atlas: Rotational Modulations in the L/T Transition Brown Dwarf Companion HN Peg B
对褐矮星旋转调制的时间分辨观测为超冷大气中凝结云的性质提供了强有力的见解。多波长光变曲线揭示了云的垂直结构、凝结粒子的大小和云的形态，直接制约着凝结云和大气环流模型的建立。我们报告的结果，从哈勃太空望远镜/宽视场相机3近红外G141采取了六个连续的轨道观测HN Peg B，L/T过渡棕矮星的伴侣G 0 V型恒星。$1.1-1.7μ$ m宽带光变曲线的最佳拟合正弦波具有$1.206\pm0.025\%$的振幅和$15.4\pm0.5$ hr的周期。调制振幅除了在1.4 $μ$ m水吸收带中之外没有可检测的波长依赖性，这表明特征冷凝物颗粒尺寸较大（$>1μ$ m）。我们在1.4 $μ$ m的水吸收带中检测到显著（$4.4σ$）低的调制幅度，发现HN Peg B的光谱调制类似于早期T型棕矮星的光谱调制。我们还描述了一种新的经验插值方法，以消除光谱污染的明亮的宿主星。该方法也可应用于其它高对比度的WFC 3时间分辨观测。
2018-02-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cloud Atlas: Unraveling the vertical cloud structure with the time-series spectrophotometry of an unusually red brown dwarf
褐矮星和系外行星大气层中发射光谱的旋转调制表明，云在这些超冷大气层中的分布往往不均匀。云分布的空间不均匀性反映了大气动力学对云的形成和发展的影响。在这项研究中，我们更新了哈勃太空望远镜（HST）的时间序列数据分析的旋转调制WISEP J 004701 +680352 -一个不寻常的红色晚L褐矮星的光谱类似于直接成像的行星HR 8799 e。我们构造了一个自洽的空间非均匀云模型来解释哈勃太空望远镜和斯皮策时间序列观测，以及WISE 0047的时间平均光谱。在非均匀云模型中，云厚度的变化约为一个压力标度高度，这解释了HST近红外光谱变化的波长依赖性。通过包括不平衡CO/ $CH_4$化学，我们的模型也重现了红色$J-K_{\rm s}$颜色的WISE 0047相比，领域的褐矮星。本文讨论了云的垂直结构对大气廓线的影响，并估算了其它颜色较红的物体的最小涡动扩散系数。我们的数据分析和正演模拟的结果表明，时间序列分光光度法具有广泛的波长覆盖范围是一个强大的工具，约束非均匀大气结构。
2020-09-22 astro-ph.EP astro-ph.SR
Multiple Patchy Cloud Layers in the Planetary Mass Object SIMP0136+0933
本文通过对行星质量天体 SIMP0136+0933 的 J 和 Ks 波段近同时测光，首次探测到两波段光变曲线间 39.9° 的相位偏移，并结合 Sonora Bobcat 模型证明至少需要两个不同的斑块状云层才能解释该现象。
2024-02-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cloud Atlas: Hubble Space Telescope Near-Infrared Spectral Library of Brown Dwarfs, Planetary-mass companions, and hot Jupiters
贝叶斯大气反演工具可以对棕矮星和热矮星大气的性质进行约束。为了充分利用这些方法，具有充分理解的不确定性的高信噪比光谱库是必不可少的。我们提出了一个高信噪比（1.10-1.69微米）的76个棕矮星和热彗星的热发射光谱库。我们所有的光谱都是用哈勃太空望远镜的广角相机3号仪器和它的G141棱镜获得的。这些天体的近红外光谱类型从L4到Y1不等。我们的八个目标估计质量低于氘燃烧极限。我们分析了数据库，以确定特殊的对象和/或多个系统，得出的结论是，这个样本包括两个非常低的表面重力对象和五个中等表面重力对象。此外，旨在寻找复合大气褐矮星的光谱指数表明，我们样本中的八个物体是拥有这种大气的强有力的候选者。这些天体都不是过亮的，因此它们的复合大气层不太可能是由伴星引起的人造物。八个确认的候选者中有五个被报道为光度可变的，这表明复合大气指数在识别具有强烈异质云层覆盖的棕矮星方面是有用的。我们在近红外色星等图中比较了热矮星和棕矮星。我们确认，在我们的样本中，最冷的热彗星的光谱类似于中L型矮星，和最热的热彗星的光谱类似于M型矮星。我们的样本提供了一个广泛的超冷大气的统一数据集，允许大规模的比较研究，并提供了一个HST的传统光谱库。
2018-12-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
ELemental abundances of Planets and brown dwarfs Imaged around Stars (ELPIS): II. The Jupiter-like Inhomogeneous Atmosphere of the First Directly Imaged Planetary-Mass Companion 2MASS 1207 b
本研究利用 petitRADTRANS 与新的非均匀大气框架反演 2MASS 1207 b 的 JWST/NIRSpec 光谱，发现其类木星斑块状云模型最受统计支持，并解释了 CO、CH4 特征与光变。
2025-06-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cloud Atlas: Weak color modulations due to rotation in the planetary-mass companion GU Psc b and 11 other brown dwarfs
理解超冷褐矮星和系外行星大气层的最大挑战之一是云结构作为温度和重力的函数的演变。在这项研究中，我们提出了旋转调制的GU Psc b -一种罕见的中T光谱型行星质量的同伴在年底的L/T光谱型过渡。基于HST/WFC 3 1.1-1.67 $\rm\, μm$时间序列光谱，我们观察到一个准正弦光变曲线，峰谷通量变化为2.7%，最小周期为8小时。旋转调制的光谱变化是弱波长依赖性的，或者在1.1-1.67 $\rm\,μ$ m之间是灰色的。灰色的调制表明，异质云存在于这个低重力的中T矮星的光球层中。我们把GU PSC B的颜色和亮度变化的背景下，旋转调制中期L晚T矮星。基于这些观测结果，我们报告了一个初步的趋势：随着$J$波段亮度的增加，中晚期T矮星的$J-H$颜色变得稍微更红，而L矮星随着亮度的增加变得稍微更蓝。如果这种趋势得到更多T矮星样本的验证，则表明除了大多数灰色调制之外，还有一种二阶光谱类型依赖于旋转调制的性质。
2019-12-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Photometric Monitoring of the Coldest Known Brown Dwarf with the Spitzer Space Telescope
由于WISE J085510.83 $-$ 071442.5（以下简称WISE 0855-0714）是已知最冷的棕矮星（$\sim250$ K），也是太阳最近的邻居之一（2.2 pc），它提供了一个独特的机会来研究一个未被探索的温度制度下的行星状大气。为了检测和表征其大气中的不均匀性（例如，我们用斯皮策太空望远镜对WISE 0855-0714进行了3.6和4.5微米的时间序列测光监测，监测周期为23小时，间隔数月。对于这两个波段，我们已经检测到的变化与峰-峰幅度的4-5%和3-4%，在第一和第二时期，分别。两个波段的光变曲线在第一个历元都是半周期性的，但在第二个历元中更不规则。斑片状云的模型已经预测了在$T_{\rm eff}<$ 375 K出现水冰云时中红外变化幅度的大幅增加（对于给定的云覆盖率），因此如果这种云是WISE 0855-0714变化的原因，那么它的小变化幅度表明半球之间云覆盖率的偏差非常小。或者，WISE 0855-0714与稍微温暖的T和Y矮星之间的中红外变化幅度的相似性可能表明它们的变化具有共同的起源（即，不是水云）。除了我们的变率数据，我们还研究了WISE 0855-0714大气中水冰云存在的其他限制，包括最近从\citet{ske16}获得的中红外光谱。我们发现，这种云的有力证据还没有。
2016-09-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Brown dwarf Atmosphere Monitoring (BAM) Project I: The largest near-IR monitoring survey of L- & T-dwarfs
利用3.5米新技术望远镜上的SofI，我们对跨越L0和T8光谱范围的69颗褐矮星的无偏样本进行了广泛的近红外监测调查，每种光谱类型至少有一个例子。在JS波段对每个目标进行2-4小时的观测，数据的中位光度精度约为0.7%。共有14颗褐矮星被确定为变量，其最小到最大振幅在观察期间从1.7%到10.8%不等。所有变量均满足统计学显著性阈值，基于与中值参考星光曲线的比较，p值<5%。大约一半的变量显示出类似于2 M2139的正弦振幅变化，其余变量显示出类似于SIMP 0136的短时间尺度演变光曲线。L/T转换已被建议是一个区域的更高程度的变化，如果斑片云存在，本次调查的目的是测试斑片云模型与光度监测的L/T转换和非过渡棕矮星。考虑到被识别为可变的目标具有相同的统计阈值，测量的L7 - T4过渡区的13^{+10}{-4}%的变异频率与早期光谱类型的变异频率是不可区分的（32^{+11}-8}%），后期谱型（13^{+10}-4}%），或所有非过渡区褐矮星的组合（21^{+7}-5}%）。变量不集中在过渡，在一个特定的颜色，或与二进制。我们注意到，在先前监测的可变性系统中，只有约60%的系统保持可变性状态（可变或恒定），其余的系统处于切换状态。这14个变星包括9个新发现的变星，它们将为后续多波长监测提供重要系统，以进一步研究褐矮星大气物理。
2014-06-07 astro-ph.SR
Irradiated brown dwarfs
我们在近红外$J$、$H$和$K$波段观测了共包线后双星WD 0137 -349，并确定了测光随系统周期（116 min）的变化。变化的幅度随着波长的增加而增加，这表明系统中的褐矮星很可能是被其16500 K的白矮星同伴照射的。紫外线辐射对褐矮星大气层的影响尚不清楚，但可能会形成平流层的薄雾。也有可能是褐矮星（一个L-T转换天体）本身由于不规则的云层覆盖而变化。这两种情况进行了讨论，并提出了进一步研究的建议。
2014-01-07 astro-ph.SR
A global cloud map of the nearest known brown dwarf
棕矮星--比行星质量更大的亚恒星体，但质量不足以引发持续的氢聚变，为自发光恒星提供动力--出生时很热，随着年龄的增长慢慢冷却。当它们冷却到2,300 K以下时，由铝酸钙、硅酸盐和铁组成的液体或晶体颗粒凝结成大气中的“灰尘”，在更低的温度（约1,300 K）下消失。解释这种尘埃扩散的模型包括整个云层突然下沉到无法观测的深层大气中，以及云层分解成分散的斑块（如木星和土星上所见）。到目前为止，对棕矮星的观测仅限于全球综合测量，这可以揭示表面的不均匀性，但不能明确地解决表面特征。在这里，我们报告了一张棕矮星表面的二维地图，可以识别大规模的明亮和黑暗特征，表明片状云。
2014-01-31 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Cloud Atlas: High-Contrast Time-Resolved Observations of Planetary-Mass Companions
直接成像的行星质量伴星为系外行星的大气研究提供了独特的机会。它们具有褐矮星和过境系外行星的特征，因此，对于连接这些物体的大气特征至关重要。旋转相位映射是一种强有力的技术来约束超冷大气中凝结云的性质。将这种技术应用于直接成像的行星质量的同伴将是非常有价值的约束云模型在低质量和表面重力大气，并确定旋转速率和角动量的亚恒星同伴。在这里，我们介绍了哈勃空间望远镜宽视场相机3近红外时间分辨测光的三个行星质量的同伴，AB Pic B，2M0122B和2M1207b。使用两辊差分成像和混合点扩散函数建模，我们实现了百分之几的测光精度为所有三个观测。我们发现AB Pic B和2M0122 B的试探性调制（$<\!\!2σ$），但由于强大的系统学，无法在2M1207 b上得出结论性结果。调制测量的相对较低的意义不能排除这些行星质量的伴星具有与棕矮星相同的垂直云结构的假设。我们的自转速率测量，结合档案期间测量的行星质量的同伴和褐矮星不支持一个普遍的质量旋转关系。我们观测的高精度和可变低表面重力物体的高发生率鼓励詹姆斯韦伯太空望远镜进行高对比度时间分辨观测。
2019-02-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
HST Spectral Mapping of L/T Transition Brown Dwarfs Reveals Cloud Thickness Variations
大多数直接成像的巨型系外行星都比具有类似光谱的棕矮星暗。为了解释它们的相对暗度，人们提出了异常多云的大气层。然而，由于任何两个物体之间的多个参数不同，仍然很难在观测上测试这一想法。利用哈勃空间望远镜的时间分辨近红外光谱技术对两颗旋转的L/T转换褐矮星（2 M2139和SIMP 0136）进行了研究。这些观测提供了棕矮星云顶的空间和光谱分辨图。这些数据允许在其他参数不变的情况下研究云结构的变化。我们发现，这两个褐矮星显示相同的性质的变化：J-和H-波段的亮度变化与最小的颜色和光谱的变化。我们的光变曲线模型表明，即使是最简单的表面亮度分布也需要至少三个椭圆形光斑。我们表明，对于每个源的光谱变化可以再现只有两个不同的光谱的线性组合，即整个表面覆盖的两种不同类型的区域。对颜色变化和光谱变化进行建模，揭示了由低亮度、低温厚云和较亮、薄和暖云的空间异质混合组成的斑片状云层。我们发现，在我们不同的褐矮星目标看到相同的厚云补丁，如果扩展到整个光球，预测近红外颜色/大小匹配的直接成像的系外行星，比褐矮星具有类似的光谱型更冷，更少的亮度所占据的范围。这支持了厚云是这些不明亮系外行星的近红外特性的原因的模型。
2013-03-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Atmospheric dynamics of brown dwarfs and directly imaged giant planets
各种各样的观测为棕矮星和直接成像的巨行星的大气层中的剧烈运动提供了证据。出于这些意见，我们研究的动力制度的流通在大气和内部的这些对象。棕矮星旋转迅速，对于合理的风速，大尺度的气流将以旋转为主。我们提出了3D，全球，对流的数值模拟在内部，这表明，在大尺度上，对流在平行于旋转轴的方向对齐。对流在高纬度地区比低纬度地区更有效地发生，导致系统性的赤道到极点的温差，在对流区顶部附近可能达到~1 K。对流与上覆的稳定分层大气的相互作用将产生丰富的大气波，我们认为，在太阳系的行星平流层中，这些波与平均流的相互作用将导致显着的大气环流在区域到全球尺度。在大尺度上，这应该包括分层湍流（可能组织成相干结构，如涡流和喷流）和伴随的翻转环流。我们提出了这种环流的近似分析理论，它预测了几到~50 K的特征水平温度变化，~10-300 m/sec的水平风速，以及~10^5-10^6 sec的尺度高度上平流空气的垂直速度。这种垂直混合可能有助于解释在一些褐矮星上观察到的化学不平衡。此外，隐含的大规模组织的温度扰动和垂直速度表明，附近的L/T过渡，斑片状云可以形成附近的光球，有助于解释最近的观测棕矮星的变化在近红外。
2013-07-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
New Evidence for a Substellar Luminosity Problem: Dynamical Mass for the Brown Dwarf Binary Gl 417BC
我们提出了新的证据与亚恒星演化模型预测的冷却速率的问题，这意味着模型推导的质量在文献中的褐矮星和直接成像的行星可能太高。根据我们对G1 417 BC（L4.5+L6）的动力学质量和它年轻的太阳型宿主星的陀螺年代学系统年龄，常用的模型预测亮度比我们观察到的低0.2 $-$ 0.4 dex。这证实了我们先前对L4+L4双星HD 130948 BC的工作中发现的类似光度$-$年龄差异，该双星恰好与G1 417 BC具有几乎相同的组分质量（$\approx$ 50 $-$ 55 $M_{\rm Jup}$）和年龄（$\approx$ 8亿年）。这样的光度偏移会导致这个年龄的模型导出质量的系统误差为15% $-$ 25%。在比较了不同的模型之后，包括不适合像Gl 417BC和HD 130948BC这样的中L矮星的无云模型，但实际上更好地匹配它们的光度，我们推测观察到的过光度可能是由不透明洞引起的（即，在这些物体中。此外，从混合的亚恒星演化模型，云消失，我们推断相应的阶段的过光度可能会从几百万年到几个Gyr，并导致质量被高估高达25%，甚至在云完全消失后。因此，年龄和光谱类型的范围受到这种潜在的系统性变化的影响，在光度演化将包括大多数已知的直接成像的气体巨星和现场褐矮星。
2014-06-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cloud Atlas: Variability in and out of the Water Band in the Planetary-mass HD 203030B Points to Cloud Sedimentation in Low-gravity L Dwarfs
我们使用{ \sl Hubble Space Telescope}上的宽视场照相机3对年轻的L7.5伴星HD~ 203030 B进行了天文测量。我们的时间序列揭示了在1.27\，$μ$ m和1.39\，$μ$ m与旋转兼容的时间尺度上的光度变化。我们发现它的自转周期为$7.5^{+0.6}_{-0.5}$ h：与其他小于3亿年的褐矮星和行星质量伴星的自转周期相当。我们测量了$1.1\pm0.3\%$（1.27\，$μ$ m）和$1.7\pm0.4\%$（1.39\，$μ$ m）的变异幅度，以及两条光变曲线之间56 $^\circ\pm$ 28 $^\circ$的相位滞后。我们将光度振幅和相位的差异归因于一个片状云层，该云层正在下沉到水蒸气变得不透明的水平以下。HD 203030 B和其他几个已知的年轻的晚L型变星不像温暖的（更早的类型和/或更老的）L型变星，后者在1.1- 1.7 $μ$ m区域的变化对波长的依赖性要小得多。我们进一步认为，最顶层的云甲板下沉到水或一氧化碳气体变得不透明的水平以下，也可以解释更早类型的低重力L型矮星经常增强的变化幅度。由于这些凝析油和气体不透明度水平在T矮星中已经很好地分化，我们不期望在年轻的T矮星中有相同的变化幅度增强。老T矮人
2019-08-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Photo-polarimetric characteristics of brown dwarfs, Part I: uniform cloud decks
本工作是一个理论探索，以方便解释偏振观测的云量，旋转速度和棕矮星（BD）的有效温度。自由电子、原子/分子或薄雾/云等散射体的包络影响扁球体发射的辐射的斯托克斯矢量。由于高旋转速率，BD可以是相当扁的。本文提出了一个基于二次曲线的辐射转移（RT）方案，用于计算带有均匀或斑块状云的扁球形BD或太阳系外巨行星（EGP）的圆盘分辨和圆盘积分偏振辐射。假设一个均匀的灰色大气，我们从理论上研究了其散射特性，如云的光学厚度和粒度，同时与BD属性，如扁率，倾斜度和有效温度，这都被视为自由参数的旋光灵敏度。此外，我们研究了引力暗化（GD）的潜在影响，揭示了它可以显着放大光盘集成偏振。GD赋予所得到的偏振非线性逆温度依赖性。光偏振观测对扁率和倾角很敏感。偏振度（DoP）响应于两者而增加，使得其对于评估BD的空间取向潜在地有用。在我们的模型假设下，增加光学厚云中的液滴尺寸会导致BD的近红外（NIR）颜色向蓝移-鉴于观察到的L/T转换中的J-K增亮，这很有趣。对于较大的云颗粒，偏振急剧下降，而透射强度显示出稳定的增加。因此，BD偏振不仅是云存在的潜在指标，而且还提供了云粒度的信息。
2018-08-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
Time-Resolved High Spectral Resolution Observation of 2MASSW J0746425+200032AB
许多褐矮星的光度变化从十分之一到数十倍不等。光度变化与磁活动或片状云覆盖有关，这是L-T转换附近棕矮星的特征。对褐矮星的时间分辨光谱监测提供了云分布和凝聚特性的诊断。然而，目前对褐矮星的时间分辨光谱研究仅限于低光谱分辨率（R $\sim$ 100），除了使用VLT $+$ CRIRES以100，000分辨率对Luhman 16 AB进行的研究。这项工作产生了第一张棕矮星表面不均匀性的地图，突出了高光谱分辨率观测的重要性和独特贡献。在这里，我们报告的时间分辨高光谱分辨率观测附近的棕矮星双星，2 MASSW J 0746425 + 200032 AB。我们发现没有相干的光谱变化，是调制旋转。通过模拟计算得出，当光斑对比度为周围光通量的50%或80%时，2 MASSW J 0 74 6 4 2 5 + 2 0 0 0 32 AB上单个光斑的覆盖率分别小于1%或6 2 5%。未来在自适应光学系统的辅助下进行的高光谱分辨率观测可以对2 MASSW J 0746425 + 200032 AB和其他附近棕矮星的光谱变化性施加更严格的限制。
2017-02-24 astro-ph.SR
A 1.48-2.48 $\mathrmμ$m R=28000 spectroscopic atlas of the L7.5 and T0.5 components of the nearest pair of brown dwarfs: Luhman 16AB
本文利用 IGRINS 对最近褐矮星对 Luhman 16AB 进行 70 天监测，构建了高色散 H 和 K 波段光谱图集，通过模型拟合测定大气参数并发现多种分子谱线，同时给出了行星伴星的质量上限。
2025-06-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Search for Photometric Variability in L and T type Brown Dwarf Atmospheres
利用Lick天文台3米Shane望远镜上的Gemini红外照相机，对15颗L型和T型棕矮星（包括7颗疑似光谱双星）的宽波段J和K'光度变化进行了研究。其中四个矮星系--2 MASS J 0939 -2448、2 MASS J1416+ 1348 A、2 MASS J1711+2232和2 MASS J2139+0220 --在约0.5小时至6天的时间尺度上表现出统计学上的显著变化。我们对2 MASS J2139+0220变异性的检测证实了Radigan等人的报告，并且周期图和相位分散最小化分析也证实了约7.6 +/-0.2小时的变化周期。值得注意的是，四个变量中有两个是已知的或候选的双星系统，包括2 MASS J2139+0220，我们在一年的时间里只发现了径向速度变化的边缘证据。这一结果表明，一些光谱双星候选者可能会出现这样的，由于混合的多云和非多云地区在一个单一的“斑块”的大气。我们的研究结果与35 +/-5%的总体变异分数一致，没有明确的证据表明在L矮星/T矮星过渡的褐矮星之间存在更大的变异性。
2013-01-03 astro-ph.SR
Atmospheric Dynamics of Hot Giant Planets and Brown Dwarfs
在过去的十年里，地面和航天器的望远镜观测，加上密集的建模工作，大大提高了我们对热巨行星和褐矮星的理解。虽然这些物体都是流体，氢的世界与分层的大气覆盖对流内部，他们表现出令人印象深刻的多样性的大气行为。热彗星的辐射很强，大量的观测资料限制了昼夜温差、环流和云量。强烈的恒星辐射，假定的潮汐锁定和适度的旋转导致了一个新的制度强昼夜辐射强迫。环流模型预测了大的昼夜温差，全球尺度的涡旋，斑片状云，在大多数情况下，在赤道-赤道超旋转处有一个快速向东的急流。温暖的彗星可能会表现出广泛的旋转速率，旋转率和轨道偏心率，这与较弱的辐射一起导致环流模式和可观测到的特征预测与热彗星有很大不同。褐矮星是典型的孤立的、快速旋转的世界;它们向太空辐射巨大的能量流，并在内部剧烈对流。它们的大气在区域到全球尺度上呈现出云和温度的斑块状，这是大尺度大气环流调制的结果。尽管缺乏辐射，这种环流可以通过内部对流与上覆大气的相互作用，以及由于云动力辐射反馈的自组织斑块来驱动。最后，受辐射的褐矮星有助于弥合这两类物体之间的差距，经历强烈的外部辐射以及强烈的内部对流。一个层次的建模方法已经产生了重大的新的见解的动态管理这些现象。
2020-08-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Mapping atmospheric features of the planetary-mass brown dwarf SIMP 0136 with JWST NIRISS
McGill University（麦吉尔大学）；United States Air Force Academy（美国空军学院）；University of Hertfordshire（赫特福德大学）；Université de Montréal（蒙特利尔大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文利用JWST NIRISS时间序列光谱数据，通过主成分分析揭示SIMP J01365662+093347大气变化特征，确认其大气层至少由三个区域构成，并发现大气亮度分布的南北不对称性。
2026-04-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
Global weather map reveals persistent top-of-atmosphere features on the nearest brown dwarfs
利用 Gemini IGRINS 高分辨率光谱对最近褐矮星双星 WISE 1049AB 进行多普勒成像，首次获得其 H 和 K 波段全球天气图，揭示了持续数天的大气特征及云层在冷斑形成中的关键作用。
2024-08-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
PICASO 4.0: Clouds and Photochemistry in Climate Models of Brown Dwarfs and Exoplanets
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；NASA Ames Research Center（美国国家航空航天局艾姆斯研究中心）；SETI Institute（搜寻地外文明研究所）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Dordt University（多尔特大学）；Space Science Institute（空间科学研究所）；University of Arizona（亚利桑那大学）；University of California Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）；University of Bristol（布里斯托大学）；Carnegie Institution for Science（卡内基科学机构）；California Institute of Technology（加州理工学院）
PICASO 4.0通过整合Virga进行自洽云模型、改进挥发性物种的雨出和冷 trapping 处理以及支持光化学，扩展了气候模型的模拟能力，以应对近期JWST观测揭示的非平衡化学和云现象。
2026-03-17 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Water Cloud and Chemical Modulations in the Coldest Brown Dwarf
Steward Observatory, University of Arizona（亚利桑那大学斯图尔德天文台）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；American Museum of Natural History（美国自然历史博物馆）；NASA Ames Research Center（NASA艾姆斯研究中心）；Dordt University（多尔特大学）；Space Science Institute（空间科学研究所）；Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona（亚利桑那大学月球与行星实验室）；University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；Space Telescope Science Institute (STScI)（太空望远镜科学研究所）
本研究利用JWST/NIRSpec时序光谱观测最冷褐矮星WISE 0855，发现CO和PH3变化相关，并揭示其大气中存在斑块状水云，且化学变化源于淬灭压力层。
2026-09-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
The JWST weather report from the nearest brown dwarfs II: Consistent variability mechanisms over 7 months revealed by 1-14 $μ$m NIRSpec + MIRI monitoring of WISE 1049AB
本研究利用 JWST 对 WISE 1049AB 进行 1-14 μm 的光谱监测，首次将褐矮星变率测量扩展至 14 μm，揭示了不同气压层由云层和热点等不同机制主导，并证实这些变率机制在 7 个月内长期保持一致。
2025-05-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cloud Atlas: Rotational Spectral Modulations and potential Sulfide Clouds in the Planetary-mass, Late T-type Companion Ross 458C
不同波长的光度变化测量提供了对棕矮星和行星质量天体垂直云结构的深入了解。在7个哈勃空间望远镜连续轨道上，跨越$\sim$ 10小时的观测时间}，我们获得了时间分辨光谱的行星质量T8矮罗斯458 C使用近红外广角相机3。我们发现分光光度变化性，峰-峰信号为2.62 $\pm$ 0.02%（在1.10-1.60~ $μ$ m白光曲线中）。使用三种不同的方法，我们估计的旋转周期为6.75 $\pm$ 1.58小时的白光曲线，和类似的周期窄$J$和$H$ -波段的光变曲线。正弦波拟合窄的$J$ -和$H$ -波段光变曲线表明，当我们允许两个光变曲线之间有不同的周期时，光变曲线与波长之间有一个试探性的相移。如果确认，则该相移可以类似于先前针对T6.5频谱类型2 MASS J22282889-310262检测到的相移。我们发现，与2 M2228相比，Ross~ 458 C的变异性在窄的$J$ -带内显示{颜色趋势}，但在窄的$H$ -带内显示灰色变化。Ross 458 C的光谱时间分辨变化可能是由于该物体大气中的异质硫化物云造成的。我们的发现将对凝结云光谱调制的研究扩展到了最冷的T矮星，行星质量的同伴。
2019-03-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
A 1.46-2.48 $μ$m Spectroscopic Atlas of a T6 Dwarf (1060 K) Atmosphere with IGRINS: First Detections of H$_2$S and H$_2$, and Verification of H$_2$O, CH$_4$, and NH$_3$ Line Lists
我们提出了双子座南/IGRINS观测1060 K T6矮星2 MASS J 08173001 $-$ 6155158与前所未有的分辨率（$R\equivλ/Δλ=45\,000$）和信噪比（SNR > 200）的晚型T矮星。我们使用这个基准观测来测试最新的大气模型使用的分子线列表的可靠性。我们确定哪些光谱区域应该被用来估计冷棕矮星的参数，并通过扩展，系外行星。我们提出了一个详细的光谱图谱与分子鉴定跨$H$和$K$波段的近红外。我们发现，水（H $_2$ O）线列表是整体可靠的。我们发现最老的甲烷（CH $_4$）行列表之间的差异，最新的CH $_4$行列表纠正了许多这些问题。我们确定了单独的氨（NH $_3$）线，硫化氢（H $_2$ S）特征在1.5900 $μ$ m，和分子氢（H $_2$）特征在2.1218 $μ$ m。这是第一次明确的检测H $_2$ S和H $_2$吸收功能在太阳系外的大气。通过H $_2$的探测，我们对这个T6矮星的大气尘埃浓度设定了上限：至少比星际值小500倍，这意味着大气实际上是无尘的。我们还确定了几个功能，不出现在模型光谱。我们的评估线列表是有价值的大气模型应用程序的高色散，低信噪比，高背景光谱，如系外行星周围的恒星。我们证明了一个显着的增强检测的CH $_4$吸收信号在这个T6侏儒与最新的线列表。
2022-06-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
The L dwarf/T dwarf transition: multiplicity, magnetic activity and mineral meteorology across the hydrogen burning limit
L型矮星和T型矮星光谱类别之间的过渡是恒星/棕矮星主序中最显著的一个，将含有矿物凝析云的光球源与含有甲烷和氨气的光球源分开。这种转变的不寻常的特征包括在视差样本和同时代的双星中观察到的L型和T型矮星之间的1微米增亮;多重性分数的峰值;光度变化增加的证据，可能是由斑片状的云结构引起的;以及年轻的行星质量物体的延迟转变。所有这些特征都可以解释，如果这种转变是由“快速”（不均匀）的光球云雨，由温度，表面重力，金属丰度和（也许）旋转效应触发。虽然这种雨灭的潜在机制仍在争论中，但现在正在利用这种转变来发现和精确表征紧密（< 1 AU）的非常低质量的双星，这些双星可用于测试棕矮星演化和大气理论，并解决进一步限制这种显着转变的性质的双星。
2012-12-31 astro-ph.SR
Signatures of Cloud, Temperature, and Gravity From Spectra of the Closest Brown Dwarfs
我们提出了中等分辨率的光学和近红外光谱数据的新发现的WISE J104915.57-531906.1AB（Luhman 16 AB）褐矮星二进制的组件。光谱显示Luhman 16 A（8.0+/-0.4 A）和Luhman 16 B（3.8+/-0.4 A）都有很强的6708 A Li I吸收。有趣的是，这是第一次在T矮星中检测到Li I吸收。结合缺乏表面重力特征，Li I检测将系统年龄限制在0.1 - 3 Gyr。在近红外光谱数据中，我们发现两种组分在1.168、1.177、1.243和1.254 μm处有强烈的KI吸收。相对于同等光谱亚型的棕矮星，Luhman 16 A的KI线吸收强度较弱，而Luhman 16 B的KI线吸收强度较强。用距离标度通量单位分析了两个双谱线附近的光谱区，并对两个源进行了比较，证实了J波段的通量反转，发现Luhman 16 B在1.17 μm和1.25 μm区域比Luhman 16 A有更亮的连续谱。将通量单位转换为亮度温度，我们解释这意味着在凝析颗粒散射占主导地位的地区，次级比初级温暖约50 K。对这种差异的一个合理解释是，Luhman 16 B的大气层中有更薄的云层或补丁孔，使我们能够看到更深，更热的区域。在0.9896 μm的Wing-Ford谱带中，我们还检测到两种组分的强FeH。传统上，从晚型L到早型T矮星的大气条件变化的路标，Luhman…
2014-06-05 astro-ph.SR
Three-dimensional dynamical evolution of cloud particle microphysics in sub-stellar atmospheres I. Description and exploring Y-dwarf atmospheric variability
本文构建可耦合 Exo-FMS GCM 的双矩时变云微物理模型，模拟 WISE 0359-54 的 KCl 云三维演化，解释其斑块结构、光谱与低幅大气变率。
2025-02-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Large-amplitude Variability Driven by Giant Dust Storms on a Planetary-mass Companion
研究通过环流模型揭示VHS 1256B大气中巨型尘暴驱动的大振幅变化，解释了光谱和旋转光度曲线的关键特征。
2025-11-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Combined Subaru/VLT/MMT 1--5 Micron Study of Planets Orbiting HR 8799: Implications for Atmospheric Properties, Masses, and Formation
我们提供了HR 8799的新的1- 1.25微米（z和J波段）Subaru/IRCS和2微米（K波段）VLT/NaCo数据，以及Hinz等人（2010）首次提供的3- 5微米MMT/Clio数据的重新还原。我们的VLT/NaCo数据产生了第四颗行星的探测，预计距离约为15 AU -“HR 8799 e”。我们还报告了新的，虽然在1.03微米和3.3微米的HR 8799 b的微弱检测。与野外褐矮星的经验比较表明，至少HR 8799 b和HR 8799 c，可能还有HR 8799 d，具有近中红外颜色/星等，与L/T矮星序列显着不同。适用于棕矮星的标准云顶大气模型只提供（勉强）有统计意义的拟合HR 8799 b和c的非物理小半径。具有棕矮星中不存在的较厚云层的模型更准确地再现了行星的SED，并且不需要重新调整行星的半径。我们的初步模型表明HR 8799 b的log（g）= 4- 4.5，Teff = 900 K，而HR 8799 c、d和（通过推断）e的log（g）= 4- 4.5，Teff = 1000- 1200 K。结合行星演化模型和新的动力学稳定性极限的结果，HR 8799 b、c、d和e的质量分别为6- 7 Mj、7- 10 Mj、7- 10 Mj和7- 10 Mj。“补丁”云处方可以提供更好的拟合数据，并可能降低估计的表面重力和质量。最后，与最近的一些说法相反，通过核心吸积…
2011-01-18 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Observed Variability at 1um and 4um in the Y0 Brown Dwarf WISEP J173835.52+273258.9
我们在近红外和中红外波段对Y 0褐矮星WISEP J173835.52+273258.9（W1738）进行了光度监测。这颗年龄约为400 K的矮星距离木星8 pc，质量约为5 M。我们在双子座天文台上使用两个λ ~ 1 μ m的近红外滤光片Y和J，在斯皮策天文台上使用两个λ ~ 4 μ m的中红外滤光片[3.6]和[4.5]观测了W1738。2013年6月30日和10月30日，斯皮策在源上花费了24小时。在这些观测之间，双子座在2013年7月17日和8月23日的每一天都花了大约5个小时在源上。中红外线曲线显示了相隔四个月的两次观测之间的显著演变。我们发现双正弦曲线可以拟合[4.5]的数据，其中一个正弦曲线的周期为6.0 +/- 0.1小时，另一个周期为3.0 +/- 0.1小时。近红外观测表明，尽管只有<2 sigma的置信水平，但变化周期约为3.0小时。我们将我们的结果解释为Y矮星有6.0 +/- 0.1小时的旋转周期，一个或多个大尺度的表面特征是变化的来源。在[4.5]处光变曲线的峰-峰振幅为3%。近红外变化的幅度，如果是真的，可能高达5%至30%。有趣的是，这种变化的大小和波长依赖性可以通过大气模型重现，包括片状KCl和Na_2S云以及相关的表面温度的微小变化。大特征的数量少，以及特征演化的时间尺度，与太阳系气体巨星的大气层非常相似。
2016-07-26 astro-ph.SR
Inhomogeneous cloud coverage through the Coulomb explosion of dust in substellar atmospheres
最近对褐矮星红外光谱变化的观测推断了斑片状云层的存在。本文提出了大气等离子体区尘埃库仑爆炸引起云粒子损耗而产生不均匀云覆盖的一种机制。当颗粒的静电应力超过其机械张应力时，带电尘埃颗粒库仑爆炸，这导致低于临界半径$a<a^{\rm Coul}_{\rm crit}$的颗粒破碎。这项工作概述了亚恒星大气中的尘埃云库仑爆炸所需的标准，对尘埃颗粒尺寸分布函数的影响，以及由此产生的大气区域的辐射特性。结果表明，对于电子温度为$T_{e}=10$ ~eV（$\approx10^{5}$ ~K）的大气等离子体区，临界晶粒半径随晶粒抗拉强度的变化而变化，范围为$10^{-7}$ ~ $10^{-4}$ ~cm。对于更高的电子温度，可获得高达$10^{-3}$ ~cm的更高临界半径。我们发现，该过程产生的双峰粒径分布组成的稳定的纳米级种子颗粒和灰尘颗粒与$a\geq a^{\rm Coul}_{\rm crit}$，与介入的粒径定义的区域没有灰尘。结果，尘埃数量减少，云层在$0.1-10~μ$ m波长范围内变得光学薄，随着更多的亚微米颗粒被破坏，特征峰向更高的波长移动。在充满等离子体体积分布的大气中，这将产生辐射特性对比鲜明的区域，从而产生不均匀的云覆盖源。这里给出的结果也可能与超新星遗迹和原行星盘中的尘埃有关。
2015-05-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Stars and brown dwarfs in the sigma Orionis cluster. II. A proper motion study
目的：我试图充分了解年轻的猎户座σ疏散星团中的恒星和亚恒星种群，这是恒星形成研究的基准。由于星团的自行非常低，在猎户座西格玛前景中具有明显自行的晚型矮星可以很容易地被丢弃，用于昂贵的光谱后续工作。研究方法：我使用阿拉丁天空图集，USNO-B1，公共天体测量目录，和摄影板数字化，以确定恒星自行不一致的集群成员在一个圆形区域的半径为30弧分中心的早期型多系统西格玛猎户座。主要是由于半个多世纪的长时间基线，自行测量误差小于2 mas/a。结果：42颗恒星中，有37颗是自行星团的闯入者。一些USNO-B1测量受到部分分辨（视觉）多重性和目标模糊的影响。由于它们的光谱类型较晚，因此呈红色，24种污染物曾被认为是猎户座西格玛成员。我讨论了污染如何影响以前的工作（特别是与圆盘频率相关的工作）以及三个M矮星自行污染物中奇怪的锂吸收存在。最后，我分类明亮的恒星HD 294297作为一个晚F场矮星不相关的集群的基础上一个新的自行测量。结论：虽然自行不能用来确认猎户座σ的成员资格，但它们可以在没有光谱学的情况下被用来丢弃一些集群成员候选者。
2010-02-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
From 1000 AU to 1000 pc: high proper-motion stars in the solar neighbourhood, radio sources in the sigma Orionis cluster, and new X-ray stars surrounding Alnilam
虚拟天文台是有用的。我总结了一些我广泛使用阿拉丁天空地图集的作品。主题涵盖从宽（rho > 1000 AU）双星和多系统中极低质量恒星和褐矮星的搜索和常见自行确认，到年轻疏散星团和OB星协中恒星和亚星群的识别和表征。日心距离高达1000秒差距。我提出了三个实际的例子，一个人可以做什么阿拉丁在一个上午：一个富有成效的自行搜索的对象与可用ugrizJHKs测光，对年轻的猎户座σ星团的21厘米射电源的分析，和一个新的研究X射线年轻恒星周围的Alnilam在猎户座带。
2009-01-20 astro-ph.SR
Planetary host stars: Evaluating uncertainties in ultra-cool model atmospheres
M矮星在文献中作为探测低质量类地行星的有希望的目标而出现。这个过程中的一个重要步骤是尽可能精确地确定M矮星的恒星参数。来自不同团体的不同的经过良好测试的恒星模型大气模拟被广泛应用于承担这项任务。本文提供了一个比较不同的模式大气族，允许一个更好的估计系统误差的主星恒星参数引入使用一个特定的模式大气族。本文比较了ATLAS 9、MARCS、Phoenix和Drift-Phoenix模型大气族，包括M-矮星参数空间（T $_{\rm eff}=2500$ K $\,...\,$ 4000 K，log（g）= 3.0 $\,...\,$ 5.0，[M/H]= $-2.5\,...\,0.5$）。我们研究的差异（T $_{\rm gas}$，P $_{\rm gas}$）的结构，在合成光度通量和颜色指数。对于所检查的所有T $_{\rm eff}=2500$ K $\,...\,$ 4000 K，不同模型系列之间较高log（g）的模型大气结果的偏差显著小于较低log（g）的结果。我们编制了所有可用的模式大气（包括）的宽带合成测光通量。M-dwarfs和棕矮星），并计算了相关的色指数。合成颜色在红外波长的分歧不超过0.15德克斯之间的所有型号的家庭。对于所有考虑的光谱带，模型的颜色差异减少较高的T $_{\rm eff}$大气模拟。我们注意到所有模型系列和观察到的示例数据（包括）之间的合成颜色…
2015-04-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Weather on Other Worlds. II. Survey Results: Spots Are Ubiquitous on L and T Dwarfs
我们目前的结果，从“其他世界的天气”斯皮策探索科学计划，调查光度变化的L和T矮星，通常归因于斑片状云。我们调查了44个L3-T8矮星，涵盖了一系列的$J-K_s$颜色和表面重力。我们发现，14/23（61%; 95%置信区间：41%-78%）我们的单个L3-L9.5侏儒是可变的，峰-峰幅度在0.2%和1.5%之间，和5/16（31%; 95%置信区间：14%-56%）我们的单个T0-T8侏儒是可变的，幅度在0.8%和4.6%之间。校正敏感性后，我们发现80%（95%置信区间：53%-100%）的L型侏儒的变化> 0.2%，36%（95%置信区间：19%-52%）的T型侏儒的变化> 0.4%。考虑到观测几何的因素，我们得出结论，光球不均匀性导致>0.2%的3-5微米通量变化几乎存在于所有的L型矮星上，可能也存在于大多数T型矮星上。三分之一的L型矮星变星显示出不规则的光变曲线，这表明L型矮星可能在一次旋转中有多个斑点。此外，大约三分之一的周期是在>10小时的时间尺度上，这表明缓慢旋转的棕矮星可能是常见的。我们观察到在整个光谱类型范围内的最大振幅的增加，揭示了潜在的更大的温度对比度在T矮星比L矮星。我们发现L3-L5.5矮星之间的低表面重力和高振幅变化之间存在初步关联（92%置信度）。虽然我们不能确认较低的重力是否也与较高的变量发生率相关，但这一结果对于通过可变性直接成像的年轻太阳系外行…
2014-11-12 astro-ph.SR
