Clouds and Chemistry Across the Brown Dwarf T-Y Sequence: Insights from JWST Atmospheric Retrievals
Ludwig Maximilian University（路德维希-马克西米利安大学）；University of Bern（伯尔尼大学）；ARTORG Center for Biomedical Engineering Research, University of Bern（伯尔尼大学ARTORG生物医学工程研究中心）；University College London（伦敦大学学院）；University of Warwick（华威大学）
研究利用JWST大气检索分析T-Y序列棕矮星，发现云层和化学不平衡现象，揭示了温度与大气成分的关系。
2026-01-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Vertical Atmospheric Structure in a Variable Brown Dwarf: Pressure-dependent Phase Shifts in Simultaneous Hubble Space Telescope-Spitzer Light Curves
旋转棕矮星中的不均匀云或温度扰动会使观测到的通量产生变化。我们报告的时间分辨同时观测的变量T6.5褐矮星2 MASSJ 22282889 -431026在波长范围1.1-1.7微米和宽带4.5微米。光谱观测是用哈勃太空望远镜上的宽视场照相机3和斯皮策太空望远镜的测光进行的。该物体显示出正弦红外变化，在大多数波长处的周期为1.4小时，峰-峰振幅在平均通量的1.45%和5.3%之间。虽然光变曲线形状在所有波长处都是相似的，但是它们的相位在波长之间不同，最大差异大于旋转周期的一半。我们比较光谱与大气模型的不同云处方，从中我们确定的压力水平探测在不同的波长。我们发现相位滞后随气压的降低或海拔的升高而增大。我们讨论了一些合理的情况下，可能会导致这种趋势的光变曲线阶段与探测的压力水平。这些观测是第一次探测超冷大气在水平和垂直方向上的异质性，因此是现实的三维模拟棕矮星和太阳系外行星的大气结构与云的理想测试案例。
2012-11-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Rotational Mapping and Regional Atmospheric Retrievals of Variable Brown Dwarfs: Application to Luhman 16B and SIMP 0136
California Institute of Technology（加州理工学院）；University of California, San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
提出贝叶斯旋转映射框架，从时间分辨光谱反演褐矮星区域大气，应用于Luhman 16B和SIMP 0136，识别云结构与化学变化，并强调临边昏暗作用。
2026-09-21 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
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
Probing the Extent of Vertical Mixing in Brown Dwarf Atmospheres with Disequilibrium Chemistry
许多T型和Y型矮星大气中的垂直混合导致化学不平衡的证据已经被推断为CO和NH $_3$的混合比增强。行星和褐矮星的大气模型通常用垂直涡流扩散系数$K_{\rm zz}$来描述这种垂直混合现象。虽然$K_{\rm zz}$在大气对流区中也许可以用混合长度理论来近似，但在辐射区中，垂直混合的强度在许多数量级上是不确定的。用一个新的网格的自洽一维模型大气从$T_{\rm eff}$的400 - 1000 K，计算与一个新的辐射对流平衡Python代码PICASO 3.0，我们的目标是评估如何分子丰度和相应的光谱可以被用作探针的深度依赖的$K_{\rm zz}$。在一个给定的表面重力，我们发现非单调行为的CO丰度作为$T_{\rm eff}$的函数，化学丰度有时淬火在两个潜在的大气对流区，或淬火在两个可能的辐射区。温度结构和化学猝灭行为也随重力的变化而变化。我们比较我们的模型与可用的近红外和M波段光谱的几个T和Y矮星，并评估其大气垂直混合配置文件。我们还比较了颜色-星等图，并对JWST谱进行了预测。这项工作产生了新的限制，并指出了未来的重大收益，在确定$K_{\rm zz}$，在亚恒星大气中的基本大气参数，化学和云建模的重要影响。
2022-08-30 astro-ph.EP astro-ph.SR
Atmospheric variability driven by radiative cloud feedback in brown dwarfs and directly imaged extrasolar giant planets
越来越多的观测证据表明，棕矮星（BD）和太阳系外巨行星（EGP）的大气层中存在活跃的气象学。特别是，一些调查表明，近红外亮度变化在L型和T型矮星中很常见。尽管前期研究对造成大气变率的主要原因大气动力学有了初步的认识，但对大气变率的详细机制仍不清楚，需要寻求一种自然的、自洽的机制。云通过大的不透明度在塑造这些大气的热结构和光谱特性方面很重要，我们预计诱导大气变化也是如此。在这项工作中，使用一个随时间变化的一维模型，结合了自洽耦合之间的热结构，对流混合，云辐射加热/冷却和冷凝/蒸发的云，我们表明，辐射云反馈可以驱动自发的大气变化的温度和云结构的条件下，适合BD和直接成像EGP。在有效温度下，典型的变化周期为一到几十小时，典型的变化幅度高达数百开尔文。变异性的存在在很宽的参数空间范围内是稳健的，但变异性的详细演变对模型参数敏感。我们的新的，自洽的机制具有重要的影响，所观察到的通量变化的BD和直接成像EGPs，特别是那些在短时间尺度的演变。这也是一个很有前途的云破裂机制，已被提出来解释棕矮星的L/T转变。
2019-03-21 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.ao-ph
Atmospheric abundances and bulk properties of the binary brown dwarf Gliese 229 Bab from JWST/MIRI spectroscopy
本研究利用JWST/MIRI中红外光谱重新分析双星褐矮星Gliese 229 Bab，修正了此前单星模型得到的异常高碳氧比，得到与宿主星一致的丰度，证实中红外光谱可稳健测量褐矮星伴星及巨行星的大气丰度。
2025-02-23 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
Atmospheric circulation of tidally locked gas giants with increasing rotation and implications for white-dwarf-brown-dwarf systems
潮汐锁定的气体巨星通常在几天的轨道上运行，这意味着旋转在大气环流中的作用不大。然而，存在着一类气体巨星，高度辐射的物体-棕矮星在极紧的轨道上绕着白矮星运行-它们的轨道和旋转周期短至1-2小时。已经获得了这类天体的相位曲线和其他观测结果，提出了关于行星自转速率增加在控制环流中的作用的基本问题。到目前为止，大多数模拟研究都研究了超过一天的旋转周期，适合于典型的热彗星。在这里，我们调查的大气环流潮汐锁定大气减少旋转周期下降到2.5小时。随着自转周期的减小，赤道东向急流的宽度减小，这与赤道形变半径减小导致赤道波导变窄的现象相一致。赤道热点偏移量的东移相应减小，离赤道西移的热点区变得越来越明显。在高纬度地区，风变得更弱，更旋转主导。由于自转的影响，昼夜温差变大。我们的模拟大气表现出可变性，可能是由不稳定性和波的相互作用引起的。与典型的热木星模型不同，快速旋转模型的热相位曲线显示出峰值通量与二次日食的接近对齐。这一结果有助于解释为什么许多环绕白矮星的褐矮星与热矮星不同，它们的红外通量峰值与二次食一致。我们的研究结果对于理解快速旋转的潮汐锁定大气层具有重要意义。
2020-08-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
PICASO 3.0: A One-Dimensional Climate Model for Giant Planets and Brown Dwarfs
即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）观测将使我们能够非常详细地研究系外行星和褐矮星大气。对这些即将到来的高信噪比观测的物理解释需要系外行星和褐矮星的精确大气模型。虽然在过去的三十年中已经开发了几个一维和三维大气模型，但这些模型通常依赖于化学平衡等简化假设，并且通常不是开源的，这限制了更广泛社区的使用和开发。提出了一个基于Python的一维大气辐射对流平衡模式。该模型继承了基于Fortran的代码（Marley et al.，1996}，它已被广泛用于模拟太阳系天体、褐矮星和系外行星的大气。简而言之，原始模型的基本能力是计算物体在辐射-对流平衡状态下的大气状态，给定其有效或内部温度、重力和主星性质（如果相关）。在新的模型中，这已被列入充分利用的代码库PICASO，我们已经添加了这些原始功能，以及自我一贯治疗不平衡化学的新能力。本规范广泛适用于以氢为主的大气（例如，褐矮星和巨行星）。
2022-08-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
An Atmospheric Retrieval of the Brown Dwarf Gliese 229B
我们提出的结果从大气反演分析G1 229 B使用BREWSTER检索代码。我们发现最佳拟合模型是无云的，与Line et al. 2017，Zalesky et al. 2022和Gonzales et al. 2020的T矮检索工作一致。从我们的模型确定的基本参数（质量、半径、log（L_{Bol} / L_{Sun}）、log（g））与SED导出值在1σ内一致，但T_{eff}除外，其中我们检索的T_{eff}比基于演化模型的SED值低约100 K。我们发现G1 229 B的观测值为50 M_{Jup} ^{+12}_{-9}，但我们也发现G1 229 B的观测值可以用一个无云模型来解释，该模型在动力学值70 M_{Jup}处具有先验质量。我们能够限制H_2O，CO，CH_4，NH_3，Na和K的丰度，并找到一个超太阳的C/O比相比，它的主要，G1229 A。我们报告了一个整体的太阳下金属由于大气中的氧气耗尽，但找到一个太阳[C/H]，这与主要的。我们发现，这项工作有助于检索为基础的研究，特别是棕矮星，对超太阳的C/O比的增长趋势，并讨论了这一结果的形成机制，内部物理过程以及模型偏差的影响。
2022-10-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Observations of Disequilibrium CO Chemistry in the Coldest Brown Dwarfs
冷棕矮星是广泛分离的气体巨系外行星的极好类似物，并提供了对我们可能在未来直接成像调查发现的物体中遇到的潜在大气化学和物理学的深入了解。我们提出了一个低分辨率R $\sim$ 300 $M$波段光谱序列的7个棕矮星与木星的有效温度之间的750 K和250 K。这些光谱揭示了由大气淬火产生的一氧化碳（CO）的不平衡丰度。我们使用涡动扩散系数（K $_{zz}$）来估计每个物体中垂直混合的强度。较冷的气态物体的K $_{zz}$值接近其理论最大值，较暖的物体显示较弱的混合，可能是由于主要辐射层中的对流混合效率较低。由CO导出的K $_{zz}$值意味着在所有的棕矮星中都很容易观察到不平衡的磷化氢（PH $_{3}$），但还没有任何证据表明PH $_{3}$吸收。我们发现，氨是相对不敏感的大气淬火在这些有效的温度。我们能够提高适合WISE 0855的$M$波段光谱包括CO和水云的大气模型。
2020-04-28 astro-ph.EP 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
Tempawral: A Time-Resolved Retrieval Framework for Variable Brown Dwarfs and Exoplanets
University of Hertfordshire（赫特福德大学）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）；Université de Montréal（蒙特利尔大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；SOKENDAI（综合研究大学院大学）；American Museum of Natural History（美国自然历史博物馆）；The Graduate Center City University of New York（纽约市立大学研究生中心）；Trinity College Dublin, The University of Dublin（都柏林三一学院，都柏林大学）
Tempawral 是一种用于变星褐矮星和系外行星的时间分辨大气检索框架，通过特征谱倒置技术定量分析大气参数变化，揭示大气动态过程。
2026-02-22 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Environmental effects on the ionization of brown dwarf atmospheres
棕矮星会发出爆发性的阿尔法光，白光耀斑，并显示无线电耀斑和静止的无线电发射。它们被认为形成了极光，类似于太阳系中的行星，但更有活力。所有这些过程都需要具有适当电离程度的源气体，到目前为止，大多数情况下假设电离程度是足够的。我们的目标是证明银河系环境影响大气电离，因此它放大或使超冷物体的大气磁耦合，如褐矮星和自由浮动的行星。我们认为光电离的莱曼连续辐射在三个不同的环境中的影响：星际辐射场（ISRF），O和B星的恒星形成区，也为白矮星同伴在二进制系统。我们应用我们的Monte Carlo辐射传输代码来研究非常低质量物体的规定的大气结构的莱曼连续光电离的效果。外部辐射环境对极低质量、超冷物体的大气电离起着重要作用。莱曼连续辐射大大增加了最高层大气区域的电离水平。我们的结果表明，一个几乎完全电离的大气气体的外壳出现在恒星形成区的棕矮星和白矮星双星系统中的棕矮星。因此，褐矮星的大气层可以被磁耦合，这是色球层加热和极光出现的假设。第一次测试假设色球的温度值表明，由此产生的自由-自由X射线光度与恒星形成区的非吸积棕矮星所观察到的相当。
2018-04-24 astro-ph.SR physics.ao-ph physics.plasm-ph
Uniform Atmospheric Retrieval Analysis of Ultracool Dwarfs I: Characterizing Benchmarks, Gl570D and HD3651B
解释褐矮星的光谱是确定其大气中发生的基本物理和化学过程的关键。强大的贝叶斯大气检索工具最近被应用于系外行星和褐矮星光谱，以梳理出热结构和分子丰度，以了解这些过程。在这篇手稿中，我们开发了一个显着升级的检索方法，并将其应用到两个基准晚T型矮星，G1570D和HD3651B的SpeX光谱库数据，建立我们的升级前向模型参数化和贝叶斯估计的有效性。我们检索的金属丰度，重力和有效温度是一致的金属丰度和推测的年龄系统。我们增加了碳氧比作为一个新的维度的基准系统，并找到良好的协议之间的碳氧比来自棕矮星和宿主恒星。此外，我们第一次明确地确定了这两颗晚期T矮星的低分辨率光谱中存在氨。我们还表明，检索结果没有显着影响可能存在的云，虽然一些数量显着影响测光的不确定性。这项调查是一个分水岭的研究，在建立大气反演方法对褐矮星光谱的效用。
2015-05-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
Brown Dwarf Retrievals on FIRE!: Atmospheric Constraints and Lessons Learned from High Signal-to-Noise Medium Resolution Spectroscopy of a T9 Dwarf
本文利用高信噪比中分辨率 FIRE 光谱对一颗 T9 矮星进行 GPU 反演，揭示提高光谱分辨率可显著改善大气丰度与温度约束，并指出数据缺陷和建模框架不足带来的偏差。
2023-07-10 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Revealing the Vertical Cloud Structure of a young low-mass Brown Dwarf, an analog to the beta-Pictoris b directly-imaged exoplanet, through Keck I/MOSFIRE spectro-photometric variability
年轻的褐矮星类似于巨大的系外行星，因为它们共享有效温度，近红外颜色和表面重力。因此，对年轻褐矮星的详细描述可能会为巨型系外行星的研究提供帮助，我们目前无法以足够的信噪比观察它们的大气层。2 MASS J22081363+2921215是一颗年轻的L3褐矮星，属于β-Pica-b年轻移动群（2300万年+/-300万年），与β-Pica-b巨型系外行星共享其有效温度和质量。我们用安装在凯克I望远镜上的MOSFIRE多目标摄谱仪对2 MASS J22081363+2921215进行了约2.5小时的J波段分光光度监测。我们测得其J波段光变曲线的最小变异幅度为3.22 +/-0.42%。2 MASS J22081363+2921215的最大和最小通量谱之间的比率显示出弱的波长依赖性和潜在的增强的变化幅度在碱性线。进一步分析表明，碱性线上的变异幅度高于整体变异幅度（4.5- 11%，取决于线）。如果我们将原始MOSFIRE光谱的分辨率降低到R~100，则这些谱线中的可变性幅度较低，这解释了为什么先前在HST/WFC 3光变曲线中没有发现这种潜在的碱性谱线增强的可变性。使用辐射传输模型，我们得到了不同的云层，可能会引入分光光度变化，我们观察到2 MASS J22081363+2921215，进一步支持测量增强的变化幅度在碱性线。我们提供了一个艺术的娱乐垂直云结构的β-Picadium b类似物…
2021-07-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Atmospheric circulation of brown dwarfs and directly imaged exoplanets driven by cloud radiative feedback: effects of rotation
对褐矮星（BD）、自由漂浮的行星质量天体和直接成像的太阳系外巨行星（EGP）的观测显示出大尺度天气的丰富证据。云辐射反馈被认为是驱动BD和直接成像EGP上强烈大气环流的潜在机制，但在相关条件下还没有在三维动力学模式中得到证实。在这里，我们提出了一系列的大气环流模式，自洽耦合动力学与理想化的云的形成及其辐射效应。我们证明了云辐射反馈可以触发和自我维持强有力的大气环流。典型的等压温度变化可达100 K以上，水平平均风速可达几百m/s。环流主要由云形成和晴空涡旋组成，这些涡旋在几个小时到几十个小时的时间尺度上演变。主导涡的典型水平尺度与Rossby变形半径接近，与旋转速率的倒数呈线性关系。更强的旋转倾向于削弱蒸汽和云的垂直输送，导致整体云变薄。由于风暴的统计演变，域平均出射辐射通量在数十小时的时间尺度上表现出变化。模式中不同的底边界条件会导致可观测层附近的环流有质的不同。由云辐射反馈驱动的环流代表了一个强大的机制，产生显着的表面不均匀性以及不规则的通量时间变化。我们的研究结果对尘埃BD和EGPs的近红外颜色，包括近红外颜色星等图中的散射和观察几何相关的近红外颜色具有重要意义。
2021-01-04 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.ao-ph
Atmospheric circulation of brown dwarfs and directly imaged exoplanets driven by cloud radiative feedback: global and equatorial dynamics
褐矮星和直接成像的系外行星展示了活跃的大气环流的观测证据，提出了关于驱动环流的机制，其基本性质和时间变化的关键问题。我们以前的工作证明了云辐射反馈驱动一个有力的大气环流使用本地模型，假设笛卡尔几何和常数科里奥利参数的关键作用。在这项研究中，我们探索的性质的全球动力学。我们表明，在模式底层相对较强的耗散下，中高纬度地区普遍存在水平各向同性涡旋，而在低纬度可观测层附近，大规模纬向传播波占主导地位。赤道波具有东向和西向相速度，并且具有几百m/s的典型速度的东向分量通常主导赤道时间变率。全球模拟的光变曲线显示出幅度从0.5%到几个百分点的变化，这取决于旋转周期和视角。模拟的光变曲线的时间演变是严重影响赤道波，显示波拍效应和差异的光变曲线周期性的内在旋转周期。云的垂直范围在赤道最大，随着纬度的增加，由于旋转的影响越来越大，云的垂直范围向极地减小。在较弱的底部耗散，强大和广泛的纬向急流发展和修改波传播和光变曲线的变化。我们的建模结果有助于解释令人费解的时间演变观察到的光变曲线，在IR比无线电波长的变化周期略短，和视角的变化幅度和IR颜色的依赖性。
2021-01-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
Temperature Fluctuations as a Source of Brown Dwarf Variability
现在已知一些棕矮星在某些波长上的观测振幅高达10-30%。虽然云覆盖和厚度的空间不均匀性可能是造成观测到的大部分变化的原因，但有些变化可能是大气温度波动而不是云造成的，或者是云造成的。为了更好地理解热变率可能发挥的作用，我们提出了一个案例研究的棕矮星的变化，使用一个新开发的一维，时间步进模型的大气热结构。我们专注于热扰动的影响，有意通过省略云和大气环流来简化问题。模型结果表明，发生在大气深处（压力大于10巴）的模型T-矮星的热扰动可以通过辐射加热通过近红外水不透明度的窗口传送到高层大气。响应时间取决于在大气中引入热扰动的位置。我们表明，对于某些周期性扰动，发射光谱可以有复杂的，时间和波长依赖的行为，包括相移的时间在不同波长处观察到的最大通量。由于不同的波长探测大气中的不同水平，这些变化跟踪随着扰动随时间演变而在不同大气水平之间发生的一组依赖于波长的辐射交换。我们的结论是，热-以及云-波动必须被认为是可能的贡献者所观察到的褐矮星的变化。
2014-04-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Methane, Carbon Monoxide, and Ammonia in Brown Dwarfs and Self-Luminous Giant Planets
利用基于动力学的一维大气化学模型，研究了太阳系外的棕矮星和自发光巨行星大气中一些简单分子的不平衡丰度。我们的方法是使用全动力学模型来测量有效温度在500 K和1100 K之间的参数空间。在所有这些世界中，在地球上可以看到的大气层中，平衡化学有利于CH 4而不是CO，但在大多数不平衡中有利于CO。如果垂直混合像木星一样，那么在行星中甲烷到CO的转变发生在500 K。缓慢的垂直混合可以使温度升高到600 K，但云层或更剧烈的垂直混合可以使温度降低到400 K。在褐矮星中可比较的阈值是$1100\pm100$ K。氨也对重力敏感，但与CH 4/CO不同，NH3/N2比率对混合不敏感，这使得NH3成为重力的潜在替代物。HCN可能在具有非常强的垂直混合的高重力棕矮星中变得有趣。对CO-CH 4反应网络的详细分析表明，CO加氢的瓶颈是通过甲醇，这与以前的工作部分一致。简单，易于使用的猝灭关系是通过拟合完整的化学模型的完整合奏。这些关系对于确定我们所研究的自发光世界范围内的CO，CH 4，NH3，HCN和CO2丰度是有效的，但如果大气在高海拔被这里没有考虑的过程强烈加热（例如，波浪破碎）。
2014-10-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Atmospheric retrieval of Subaru/IRD high-resolution spectrum of the archetype T-type brown dwarf Gl 229 B
本研究利用Subaru/IRD高分辨率光谱和ExoJAX模型对原型T型褐矮星Gl 229 B进行大气反演，发现其C/O比与宿主星一致并证实其双星性质，验证了分子线列表，凸显了褐矮星作为低质量天体表征基准的重要性。
2025-06-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Comprehensive Atmospheric Retrieval Analysis of 22 James Webb Space Telescope Spectral Energy Distributions of Cool Brown Dwarfs
University of Toledo（托莱多大学）；Dordt University（道特大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Hertfordshire（赫特福德大学）；United States Naval Observatory（美国海军天文台）；Caltech（加州理工学院）
研究利用JWST数据对22个晚T和Y型褐矮星的热结构和体积混合比进行精确约束，发现水和甲烷的正相关关系，并确定大气金属度及可能的垂直混合或非平衡化学过程。
2026-04-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Latest news on the Physics of Brown dwarfs
自从这些天体被发现以来，褐矮星的物理学不断得到改进。第一个重要的发展是致力于描述其机械结构，推导出适当的状态方程，并模拟其大气特征是强分子吸收。随着观测技术的进步，新的挑战正在出现，这些技术提供了前所未有的准确性数据。本章的目的是描述一些当前的挑战，棕矮星理论。这些挑战涉及大气尘埃和云、不平衡大气化学、旋转和磁场对内部结构的影响以及以吸积过程为特征的演化的非常早期阶段。随着越来越多的高质量观测数据的出现和越来越多的系外行星的发现，该领域仍然充满活力。事实上，巨系外行星的许多物理性质都可以用与褐矮星相同的理论来描述，正如本章所描述的。
2014-01-13 astro-ph.SR
Primeval very low-mass stars and brown dwarfs. I. Six new L subdwarfs, classification and atmospheric properties
我们已经进行了一个搜索L亚矮星候选人的测光目录中的UKIRT红外深空巡天和斯隆数字巡天。我们的候选人中有六个在光学和/或近红外波长的光谱上被确认为L亚矮星。我们还提出了三个以前已知的L亚矮星（WISEA J001450.17-083823.4，2 MASS J 00412179 +3547133，ULAS J124425.75+102439.3）的新光谱。我们研究了已知L型次矮星的光谱类型和金属丰度亚类分类。总结了不同光谱类型和亚类的L次矮星的光谱性质。我们将这些新的L次矮星的光谱与已知的L次矮星和L矮星标准进行比较，从而对它们进行分类。我们估计的温度和金属丰度的22晚型M和L的次矮星通过比较它们的光谱BT-Settl模型。我们发现L次矮星的温度在1500 K到2700 K之间，根据不同的子类和亚型，它比类似类型的L矮星高出大约100-400 K。我们限定了M、L和T亚矮星的金属丰度范围。我们还讨论了L和T型次矮星的光谱类型和绝对星等关系。
2016-11-09 astro-ph.SR
Disentangling disc and atmospheric signatures of young brown dwarfs with JWST/NIRSpec
本研究利用JWST/NIRSpec中分辨率光谱，通过反演和盘建模，联合约束了两颗年轻褐矮星的大气化学组成、同位素比和盘发射，证明了JWST探测年轻天体和星周盘的能力。
2025-09-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Ionization in Atmospheres of Brown Dwarfs and Extrasolar Planets V: Alfvén Ionization
对低质量天体的连续无线电和零星X射线发射的观测表明，它们的大气环境中存在局部等离子体。对于低质量物体，热电离的程度不足以将电离成分定性为等离子体，这就提出了一个问题：什么样的电离过程能够有效地产生作为辐射源的所需等离子体？我们提出阿尔文电离作为一种机制，在大气中产生电离气体的局部口袋，有足够的电离度（$\geq10^{-7}$），他们构成等离子体。我们概述了Alfvén电离所需的标准，并证明了它在低质量天体的大气中的适用性，如巨大的气体行星，棕矮星和M-矮星的太阳和亚太阳金属丰度。我们发现，阿尔文电离是最有效的在中到低大气压力，种子等离子体更容易磁化和驱动所需的中性流的压力梯度是最小的。对于所考虑的模型大气，我们的结果表明，$10^{-6}-1$的电离度可以作为阿尔文电离的结果。可观察到的后果包括连续韧致辐射发射，与等离子体离子种类的谱线（例如He、Mg、H $_{2}$或CO线）叠加。禁止线也预计从亚稳态人口。大气等离子体的存在为目前大气模型中尚未考虑的大量等离子体和化学过程打开了大门。阿尔文电离的发生也可能适用于其他天体物理环境，如原行星盘。
2013-08-13 astro-ph.SR
AKARI Observations of Brown Dwarfs I.: CO and CO_2 Bands in the Near-Infrared Spectra
本文给出了七颗亮棕矮星的近红外中分辨光谱。光谱是用红外天文卫星AKARI上的红外照相机获得的，覆盖范围为2.5- 5.0微米，光谱分辨率约为120。这些天体的光谱类型从L5到T8，使我们能够研究棕矮星的光谱演化。观测到的光谱与以前的观测和光球模型的预测基本一致。我们发现即使在T8矮星2 MASS J 041519 -0935中也能清楚地看到4.6 μ m附近的CO基频带，证实了大气中存在非平衡化学态。在晚L型和T型棕矮星的光谱中，我们还首次发现了4.2 μ m处的CO_2基模伸缩带。我们通过与统一云模式（UCM）的预测结果进行比较，分析了观测到的光谱。虽然UCM能很好地拟合光谱能量分布（SED），但观测到的晚L型和T型矮星的CO和CO_2谱带却出乎意料地强于局域热力学平衡（LTE）模型的预测。我们研究了垂直混合模型，发现该模型至少部分地解释了T矮星2 MASS J 041519 -0935和2 MASS J 055919 -1404中的CO带。CO的基本带也显示出相对于L9矮星SDSS J 083008 +4828中预测的吸收过量。由于CO在晚L矮星的上层光球中已经非常丰富，因此垂直混合产生的额外CO对CO带强度的影响很小，垂直混合模型不能应用于这颗L矮星。一个更严重的问题是，垂直混合模型根本不能解释L-T矮星和L-T矮星中CO_2 4.2 μ m波段的显著增强。CO_2谱带的增强…
2010-08-23 astro-ph.SR
Spectral and atmospheric characterisation of a new benchmark brown dwarf HD13724B
上下文HD 13724是一颗邻近的太阳型恒星，距离43.48 $\pm$ 0.06 pc，拥有一颗长周期的低质量褐矮星，这是历史上CORALIE径向速度搜寻太阳系外行星的一部分，由CORALIE阶梯光栅摄谱仪探测到。伴星的最小质量为$26.77^{+4.4}_{-2.2} M_{\mathrm{Jup}}$，半长轴预计为$\sim$ 240质量，这使得它成为一个合适的目标，可以通过高对比度成像进一步表征，特别是测量它的倾角、质量和光谱，从而确定它的亚恒星性质。目的。使用甚大望远镜（VLT）上的SPHERE仪器的高对比度成像，我们能够直接对HD 13724的褐矮星伴星进行成像，并获得低分辨率光谱。方法.我们结合了二十多年来CORALIE和HARPS的径向速度测量和SPHERE的高对比度成像，以获得动态质量估计。从SPHERE数据中，我们获得了伴星从Y到J波段的低分辨率光谱，以及IRDIS在J，H和K波段的光度测量。结果使用高对比度成像与球体仪器在VLT，我们报告的第一个图像的棕矮星伴星的主恒星HD 13724。它的角距为175.6 $\pm$ 4.5质量，H波段对比度为$10.61\pm0.16$等，使用恒星的年龄估计为$\sim$ 1陀螺，给出了$\sim$ 44 $M_{\mathrm{Jup}}$的等时质量估计。通过结合径向速度和成像数据，我们还获得了一个动态质量的$50.5^…
2020-02-24 astro-ph.EP astro-ph.SR
Semi-Transparent Shear Turbulence in Hot Jupiter Atmospheres
由长期剪切不稳定性驱动的湍流输送可以导致热木星大气中增强的垂直混合，影响其云量，化学和整体垂直结构。我们讨论了预期的湍流状态，并评估了垂直混合强度（即$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
Dynamically coupled kinetic chemistry in brown dwarf atmospheres I. Performing global scale kinetic modelling
本研究将mini-chem化学模块耦合到Exo-FMS大气环流模型，开展褐矮星全球尺度动力学化学模拟，发现化学物质整体均匀但局部风暴区混合比差异可达±100%，为理解褐矮星大气流动与化学组成的关联提供新支撑。
2023-06-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Intercomparison of Brown Dwarf Model Grids and Atmospheric Retrieval Using Machine Learning
Ludwig Maximilian University（路德维希-马克西米利安大学）；University of Bern（伯尔尼大学）；University of Oxford（牛津大学）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Warwick（华威大学）
本文利用随机森林方法对14个褐矮星模型网格进行对比研究，发现有效温度预测具有模型无关的稳健性，而表面重力推断依赖模型选择，并指出云建模与验证仍是长期挑战。
2023-07-06 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Atmospheric Retrievals of the Phase-resolved Spectra of Irradiated Brown Dwarfs WD-0137B and EPIC-2122B
本研究利用 PETRA 反演套件分析了受辐照棕矮星 WD-0137B 和 EPIC-2122B 的 HST/WFC3 相位分辨光谱，发现其大气温度结构与超热木星相似，并揭示了倾斜观测几何对反演结果产生的影响。
2024-04-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Extending the Canada-France brown Dwarfs Survey to the near-infrared: first ultracool brown dwarfs from CFBDSIR
我们目前正在进行的加拿大-法国褐矮星巡天-红，以下CFBDSIR，近红扩展到光学宽视场调查CFBDS的第一个结果。我们的最终目标是通过找到一个统计上显着的样本的对象冷却器低于650 K，并探索建立在一个定义良好的样本，这样的对象的超冷褐矮星质量函数约束超冷大气物理。使用优化的psf拟合在CFHT/WIRCam J和CFHT/MegaCam z'图像中识别候选者，并且我们在NTT使用SOFI进行指向近红外成像。我们最终获得了最冷候选者的低分辨率光谱，以验证他们的大气物理学。到目前为止，我们已分析和跟进了335平方度调查中首66平方度的所有候选人。我们确定了55个z '-J > 3：5的T矮星候选者，并根据它们的远红和近红外颜色确认了其中6个是T矮星，包括3个强晚于T8的候选者。我们还在这里介绍了这些超冷矮星之一CFBDSIR 1458 +1013的近红外光谱，这证实了它是已知最冷的褐矮星之一，可能在550- 600 K温度范围内。从完成的调查中，我们预计会发现10到15颗晚于T8的矮星，这是已知数量的两倍多。这将有助于详细研究它们的极端大气特性，并为研究它们的光度函数提供更强的统计基础。
2010-08-21 astro-ph.SR
Medium Resolution 0.97-5.3 micron spectra of Very Young Benchmark Brown Dwarfs with NIRSpec onboard the James Webb Space Telescope
本文利用JWST/NIRSpec获取TW Hydrae星协中三颗极年轻棕矮星的中分辨率光谱，通过ATMO和BT-Settl模型拟合发现TWA 27B缺失CH4特征，揭示极年轻矮星的L/T过渡可能晚于年老棕矮星。
2024-02-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Assessing Ariel's capabilities to observe free-floating brown dwarfs
McGill University（麦吉尔大学）；University of Leicester（莱斯特大学）
本研究评估Ariel空间望远镜通过精细导星传感器和光谱仪观测孤立褐矮星的能力，发现慢速导星模式可研究98颗L0-L5型褐矮星，并证明其1.1-7.8微米波段仪器能测量亚百分比级别的云诱导变异性。
2026-05-27 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Parallax measurements of cool brown dwarfs
精确的视差测量使我们能够确定棕矮星的物理性质，并帮助我们约束演化和大气模型，打破年龄质量简并和揭示未解决的双星。利用背景星系建立绝对参考系，测量了6颗冷棕矮星的绝对三角视差和自行。在我们的样本中，6颗T型棕矮星的光谱类型在T2.5和T7.5之间，J星等在13.9和18.0之间，光度距离低于25 pc。这些观测是在2011年3月至2013年6月的27个月期间，用卡拉尔阿尔托3.5米望远镜上的Omega-2000相机在J波段进行的。历元的数量在11和12之间变化，取决于对象。天体测量的减少是相对于场星进行的。相对视差和自行被转换成绝对测量使用的背景星系在我们的领域。我们获得了6颗棕矮星的绝对视差，精度在3到6 mas之间。我们将我们的结果与其他具有确定视差的棕矮星以及BT-Settl 2012大气模型进行了色星等图比较。对于六个目标中的四个，我们发现与类似光谱类型的物体在光度上有很好的一致性。与以前的工作相比，我们获得了更高的精度，在松弛和自行。2 MASS J11061197+2754225在所有指向二进制或高阶多重性的波段中都超过1等。
2013-10-28 astro-ph.SR
Mapping the pressure-dependent day-night temperature contrast of a strongly irradiated atmosphere with HST spectroscopic phase curve
许多褐矮星都在超短周期和潮汐锁定的轨道上围绕着白矮星宿主运行。由于这些小的轨道间隔，棕矮星受到的辐射水平与热彗星相似。然而，它们比热矮星更容易观察，因为在近红外波长下，白矮星比主序星更暗。因此，辐射棕矮星是研究强辐射和快速旋转下大气响应的理想热木星类似物。利用哈勃空间望远镜3号宽视场相机的近红外G141棱镜，给出了SDSS J141126.20+200911.1棕矮星白矮星双星中被辐照棕矮星（SDSS 1411-B）的1.1- 1.67 $\rm μm$光谱位相曲线。SDSS 1411-B是一颗$50~\rm M_{\rm Jup}$褐矮星，其辐射温度为1300 K，轨道周期为2.02864小时。我们的最佳拟合模型建议相位曲线振幅为1.4 $\%$，并将二次日食相位偏移的上限定为11度。在对白矮星光谱进行拟合后，我们提取了相位分辨的棕矮星发射光谱。我们报告了一个高度依赖于波长的昼夜光谱变化，与水波段通量变化约$360\pm70\% $和一个相对较小的J波段通量变化$37\pm2\%$。通过结合大气模拟结果和昼夜亮度温度变化，我们得到了一个压力依赖的温度对比度。我们讨论了SDSS 1411-B和热木星WASP-43 b光谱特征的差异，以及J 4111-BD的昼夜温度对比度低于预测。我们的研究提供了高精度的观测约束在不同的轨道相辐射褐矮星的大气结构。
2021-10-19 astro-ph.EP astro-ph.SR
Testing Model Atmospheres for Young Very Low Mass Stars and Brown Dwarfs in the Infrared: Evidence for Significantly Underestimated Dust Opacities
我们通过比较预测的1.2-24 μm合成光度与恒星形成区M型光谱模板的观测光度，测试了年轻极低质量恒星和棕矮星的红外模型大气。我们发现：（1）在早期和晚期的年轻M型中，模式大气的有效温度（Teff）比标准的主序前光谱型Teff转换标度（基于理论演化模型）预测的低几百K。只有在中M型中，两种温度估计才是一致的。(2)早期M型（相当于几百万年前恒星质量超过0.4兆索尔）的Teff差异可能是由于大气模型中大气对流处理的不确定性，而在晚期M型中，它可能是由于低估了尘埃不透明度。(3)经验和模式大气J波段测热校正都大致平坦，彼此相似，在M型Teff范围。因此，模型大气产生相当准确的热光度（Lbol），但由于Teff较低，导致相对于进化预期（特别是在M型晚期）的质量和年龄被低估。我们证明了这一点的一个大样本的年轻车我和金牛座的来源。(4)大气模型J-K颜色的趋势，以及它们与数据的偏差，在前主序星和主序星年龄是相似的，这表明我们在这里假设的年轻年龄的模型尘埃不透明度误差也适用于现场年龄。
2015-03-28 astro-ph.SR
Latitudinal chemical and cloud variations in the atmosphere of a brown dwarf
Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎天文台，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎西岱大学）；Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS（波尔多天体物理学实验室，波尔多大学，法国国家科学研究中心）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿天文台，莱顿大学）；Laboratoire J.-L. Lagrange, Université Côte d’Azur, Observatoire dela Côte d’Azur, CNRS（J.-L. 拉格朗日实验室，蔚蓝海岸大学，蔚蓝海岸天文台，法国国家科学研究中心）；IPAG, Université Grenoble-Alpes, CNRS（IPAG，格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心）；Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Aix Marseille Univ, CNRS, CNES（马赛天体物理学实验室，艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，法国国家空间研究中心）
研究褐矮星大气，提出差分分子旋转展宽新方法，通过对褐矮星DENIS J0255 - 4700观测，证实其大气存在纬度化学变化，数据显示低纬度CH4和NH3消耗，该方法可用于多颗褐矮星和系外行星大气研究。
2026-07-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Tracing the Top-of-the-atmosphere and Vertical Cloud Structure of a fast-rotating late T-dwarf
只有少数的晚T褐矮星被监测到光谱光度变化，使得对最冷的褐矮星的大气云结构的研究不完整，这些褐矮星与一些冷的直接成像的系外行星共享温度。2 MASSJ 00501994 -332240是一颗T7.0快速自转的棕矮星，在斯皮策太空望远镜获得的数据中显示出低水平的光度变化。我们监测2 MASSJ 00501994 -332240在~2.6小时与MOSFIRE，安装在凯克我望远镜，其目的是限制其近红外光谱光度变化。在J带光度光变曲线中，我们测量到的涨落的峰-峰幅度为1.48 ± 0.75%，J带光度光变曲线中的振幅为0.62 ± 0.18%，H带光变曲线中的振幅为1.26 ± 0.93%，CH_4-H_2O带光变曲线中的振幅为5.33 ± 2.02%。然而，贝叶斯信息准则没有检测到任何光变曲线的显著变异性。因此，鉴于MOSFIRE灵敏度导致的检测限制，我们只能在最佳情况下声明2 M0050 -3322的暂定低水平变异性。2 MASSJ 00501994 -332240测得的峰-峰波动幅度与大气环流模型对T7.0褐矮星边缘的变化幅度预测一致。辐射传输模型预测Na_2S和KCl云的凝结压力低于CH_4-H_2O谱带的压力，这可能解释了光变曲线上测得的较高的峰-峰波动。最后，我们提供了一个视觉再现的地图提供的大气环流模式和垂直结构的2 MASSJ 00501994 -332240辐射传输模式。
2022-06-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Expect the unexpected: non-equilibrium processes in brown dwarf atmospheres
褐矮星的大气层是一个化学物质极其丰富的，一个例子是由大气气体的相不平衡驱动的云的形成。云形成模型是任何大气模拟的一个组成部分，用于解释超冷物体的光谱观测，并确定log（g）和Teff等基本参数。这篇关于“盖亚和看不见的：褐矮星问题”的讨论会首先总结了什么是模型大气模拟，然后提出了两个想法：A）使用大量的模型族来确定具有现实置信区间的基本参数。B）密切关注意外情况，例如，等离子体过程产生的电离特征
2014-07-17 astro-ph.SR
High Spatial Resolution Thermal-Infrared Spectroscopy with ALES: Resolved Spectra of the Benchmark Brown Dwarf Binary HD 130948BC
我们提出了2.9-4.1微米的积分场光谱的L4+L4褐矮星二进制HD 130948 BC，获得与亚利桑那小透镜系外行星光谱（ALES）模式的大型双目望远镜干涉仪（LBTI）。HD 130948是一个三级系统，其中G2 V主星与两颗共轨棕矮星相连。通过将系统的年龄与亚恒星同伴的动力学质量和光度相结合，我们可以测试冷棕矮星和太阳系外巨行星的演化模型。先前的近红外研究表明HD 130948 BC的光度与进化模型得出的光度之间存在分歧。我们获得了HD 130948 B和C的空间分辨、低分辨率（R~20）L波段光谱，以将波长覆盖范围扩展到热红外。联合使用JHK测光和ALES的L-波段光谱HD 130948 BC，我们得到的大气参数是一致的演化模型得出的参数。我们利用这些大气量的一致性，以有利于较年轻的年龄（0.50 \pm 0.07 Gyr）的系统相比，较老的年龄（0.79 \pm 0.22 Gyr）确定与陀螺年代学，以解决光度的差异。
2019-04-16 astro-ph.IM astro-ph.SR
Physical Properties of Young Brown Dwarfs and Very Low-Mass Stars Inferred from High-Resolution Model Spectra
通过比较近红外光谱与大气模型，我们推断的有效温度，表面重力，投影旋转速度，径向速度为21个极低质量恒星和棕矮星。唯一的样本由来自M6-M9的光谱类型的两个序列组成，一个是500万至1000万年的天体，另一个是> 1Gyr场的天体。第三个序列仅由~M6天体组成，年龄范围为<1 Myr to >1 Gyr。用凯克II望远镜上的NIRSPEC在J波段获得了中等分辨率（R~ 2，000）和高分辨率（R~ 20，000）的光谱。合成光谱是由PHOENIX模型大气代码计算的大气结构生成的。使用多维最小二乘拟合和蒙特卡罗例程，我们确定最适合的模型参数为每个观察到的光谱，并注意哪些光谱区域提供一致的结果。我们确定成功的复制所观察到的功能的大气模型，包括压力扩大KI线，并调查模型中的不足之处，特别是缺少FeH不透明度，这将需要加以解决，以扩大我们的分析，以冷却器对象。估计了使用中分辨率和高分辨率近红外光谱可以获得的每个参数的精度，并讨论了对未来极低质量恒星和褐矮星研究的影响。
2009-11-19 astro-ph.SR
The eclipsing post-common envelope binary CSS21055: a white dwarf with a probable brown-dwarf companion
我们报告的食近双星CSS 21055（SDSS J141126+200911）的光度观测，强烈建议，同伴的碳氧白矮星是一个棕矮星与质量之间的0.030和0.074 Msun。测得的轨道周期为121.73分，全食持续125秒。如果得到证实，CSS21055将是第一个脱离的食WD+BD双星。日食中的光谱学可以提供有关伴星演化状态和大气结构的信息。
2013-12-18 astro-ph.SR
Helios-r2 -- A new Bayesian, open-source retrieval model for brown dwarfs and exoplanet atmospheres
我们提出了一个改进的，混合的CPU-GPU大气检索代码，太阳神-R2，这是适用于中等分辨率的发射光谱的棕矮星，在准备精确的大气光谱学在詹姆斯韦伯太空望远镜的时代。该模型在Exoclimes模拟平台上以开源代码的形式提供。我们对Helios-R2进行了一系列不同难度的测试。最简单的测试包括在使用相同的辐射转移技术、相同的不透明度实现和相同的化学模型生成的正演模型上进行模拟反演。最不平凡的测试涉及模拟检索合成光谱从索诺拉模型网格，它使用不同的辐射转移技术，不同的实现不透明度，和不同的化学模型。一个校准因子，这是包括捕捉褐矮星半径的不确定性，到褐矮星的距离和光谱的通量校准，可能会补偿，有时错误的，在建模选择和实施的差异。我们分析了基准褐矮星GJ 570 D和Epsan-Indi系统中的双星褐矮星伴星的光谱。检索到的表面重力与以前的研究和/或从动力学质量推断的值是一致的（仅适用于Ependium Indi Ba和Bb）。关于如何拒绝恢复的棕矮星半径的非物理值，仍然没有明确的标准。应非常谨慎地对待推断出的半径和相应的质量。检索到的碳氧比和金属丰度取决于是否假设化学平衡。
2020-02-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Exploring atmospheres of hot mini-Neptunes and extrasolar giant planets orbiting different stars with application to HD 97658b, WASP-12b, CoRoT-2b, XO-1b and HD 189733b
我们计算了一个热的迷你海王星和巨型系外行星的大气网格，将天体物理学可观测参数-轨道距离和恒星类型-与预期的化学大气物种联系起来。该网格可应用于当前和未来的观测，以表征系外行星大气，并作为解释大气反演分析结果的参考。为了构建网格，我们开发了一个用于计算大气热结构的一维代码，并将其与包括不平衡化学（分子扩散，垂直混合和光化学）的光化学模型联系起来。我们比较了在不同半长轴（0.01 $\leq$ a $\leq$ 0.1 AU）上绕F，G，K和M星运行的行星的热剖面和大气成分。温度和紫外线通量影响大气中的化学物质。我们探索哪些影响是由于温度造成的，哪些影响是由于恒星特征造成的，并显示了每种情况下受影响最严重的物种。CH $_4$和H $_2$ O对紫外辐射通量最敏感，H取代H $_2$成为接收高紫外辐射通量的行星高层大气中最丰富的气体。CH $_4$在较冷的行星上更丰富。我们探索垂直混合，通知我们的模型和由此产生的光谱观测的简并。对于较低的压力，可观察到的物质，如H $_2$ O或CO $_2$，可以指示垂直混合的效率，混合比越大，混合越强。通过建立网格，测试结果的敏感性，并将我们的模型与已发表的结果进行比较，我们的论文提供了一种工具来估计观测结果。我们将我们的模型应用于WASP-12 b，CoRoT-2b，XO-1b，HD 189733 b和HD 97658 b。
2013-11-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Impacts of Water Latent Heat on the Thermal Structure of Ultra-Cool Objects: Brown Dwarfs and Free-Floating Planets
棕矮星是了解行星和亚恒星大气在广泛的热和化学条件下的基本目标。随着调查继续深入，随着观测能力的不断提高，已知Y矮星的数量-最冷的亚恒星物体，有效温度低于约600 K -正在迅速增长。至关重要的是，这类超冷物体的大气条件与太阳系世界重叠，因此，从研究地球，木星，土星和其他附近世界中开发的工具和想法非常适合应用于亚恒星大气。为此，我们开发了一个一维（垂直）大气结构模型的超冷物体，包括潮湿的绝热对流，因为这是一个重要的过程，许多太阳系行星。该模型在有效温度（350，300，250，200 K），金属丰度（[M/H]为0.0，0.5，0.7，1.5）和重力（log $g$为4.0，4.5，4.7，5.0）的范围内的应用证明了水潜热释放对模拟温度-压力剖面的强烈影响。在最高的金属丰度，水蒸气的混合比例达到地球一样的3%，与相关的重大改变，在大气中的热结构，水冷凝。在近红外和中红外波段，特别是在詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测下，金属丰度和潮湿对流的光谱和光度特征应该很容易被探测到，并且可以帮助指示物体的形成历史。
2021-08-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
The anomalous atmospheric structure of the strongly magnetic Ap star HD166473
利用高分辨率分光偏振观测资料，研究了变强磁场对Ap星HD 166473化学元素垂直和表面水平分布的影响.计算的LSD斯托克斯$I$和$V$配置文件的分析证实了先前报道的检测几种化学元素的非均匀水平表面分布。为了检验铁峰和稀土元素的垂直丰度分层，利用这些元素属于中性和电离阶段的谱线进行了磁场测量。我们发现明确的迹象存在的磁场强度和它的方向和垂直元素分层之间的关系：磁场值接近磁赤道的不同阶段的元素是相当相似的，而在磁场强度的分散是非常大的区域接近磁场磁极。在负极值和正极值阶段，由REE线分析确定的平均纵向场强通常比使用Fe和Cr时强。最强的平均纵向磁场，高达$-$ 4160 $\pm$ 226 G，使用负极值处的La II线列表检测，然后使用Pr III线测量，$\langle B_z \rangle$ = $-$ 3740 $\pm$ 343 G，Ce II线测量，$\langle B_z \rangle$ = $-$ 3372 $\pm$ 247 G。最强的平均纵向磁场的正极性，高达3584 $\pm$ 354 G检测使用Pr III线，其次是测量$\langle B_z \rangle$ =2517 $\pm$ 249 G使用Ce II线。
2020-09-22 astro-ph.SR
The 12CO/13CO isotopologue ratio of a young, isolated brown dwarf. Possibly distinct formation pathways of super-Jupiters and brown dwarfs
将行星的大气特征与其形成路径联系起来是太阳系外行星研究的一个中心主题。虽然12 C/13 C同位素比率在太阳系中变化不大，但最近发现超级木星的大气中富含13 CO，这可能是由于在其形成过程中，在CO雪线之外占主导地位的冰吸积的结果。在本文中，我们的目的是测量一个年轻的，孤立的棕矮星的12 CO/13 CO同位素比值。虽然年轻的低质量棕矮星的一般大气特征预计与超级巨星非常相似，但它们的形成途径可能不同，导致不同的同位素比例。我们分析档案K波段光谱的L矮星2 MASS J 03552337 +1133437采取的NIRSPEC在凯克望远镜。对数据进行了免费的反演分析，以确定其大气中的同位素比值12 CO/13 CO。同位素13 CO，在大气中检测通过互相关方法在一个信号噪声约8.4。使用两个检索模型之间的贝叶斯模型比较，检测显著性被确定为~9.5 sigma。我们得到的同位素比值12 CO/13 CO为97（+25/-18），略高于当地星际标准。其C/O比约为0.56，与太阳值一致。虽然目前只有一颗超级木星和一颗褐矮星的12 CO/13 CO比值，但有趣的是，它们是不同的，可能暗示着不同的形成途径。尽管光谱相似，孤立的褐矮星可能会经历一个自上而下的形成通过引力坍缩，这类似于恒星的形成，而巨大的系外行星有利地形成通过核心吸积，这可能会改变其大气中的同位素比例，这取决于它们从原行星盘中吸积…
2021-09-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effects of Latent Heating on Atmospheres of Brown Dwarfs and Directly Imaged Planets
对褐矮星的观测越来越多，为这些天体上存在强烈的大气环流提供了证据。直接成像的行星也有类似的观测结果，可以被视为低重力版本的褐矮星。通过观测和理论研究推断，它们大气中化学物质的凝结循环活跃，与凝结有关的潜热加热预计在形成大气环流和影响云斑方面很重要。我们提出了一个定性的描述的机制，冷凝潜热加热影响的循环，然后说明他们使用一个理想化的一般循环模型，其中包括一个凝结周期的硅酸盐与潜热加热和分子量效应，由于雨的冷凝物。在适合典型T矮星的条件下进行的模拟显示了局部风暴和东西向喷流的发展。风暴在空间上是不均匀的，在几小时到几天的时间尺度上演变，并从凝结层垂直延伸到对流层顶。棕矮星被活跃风暴覆盖的部分面积很小。基于一个简单的分析模式，我们定量地解释了湿烟羽的面积分数，并显示其依赖于辐射时间尺度和对流有效位能。我们预测，如果潜热加热占主导地位的云的形成过程中，云的覆盖面积的分数减少的光谱型经历的L/T转换从高到低的有效温度。这是辐射时标和对流有效位能随光谱型变化的自然结果。
2017-01-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dynamically coupled kinetic chemistry in brown dwarf atmospheres -- II. Cloud and chemistry connections in directly imaged sub-Jupiter exoplanets
本研究利用三维Exo-FMS通用环流模型耦合动力学化学、云形成和光谱辐射传输方案，模拟直接成像亚木星系外行星，揭示了云和化学对大气温度结构的复杂反馈，并生成时间相关光谱以研究大气变化性。
2024-02-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
