Evidence for disequilibrium chemistry from vertical mixing in hot Jupiter atmospheres. A comprehensive survey of transiting close-in gas giant exoplanets with warm-Spitzer/IRAC
[摘要]目的。本文利用Spitzer/IRAC在3.6和4.5 μ m波段的红外透射测光技术对49颗气态巨系外行星进行了大规模的大气研究。方法.我们使用自定义管道统一分析了33个过境行星的70个光度光变曲线，该管道实现了像素级去相关。我们利用这一调查来了解红外测光如何跟踪大气化学性质的变化作为行星温度的函数。我们比较我们的测量网格的一维辐射对流平衡向前大气模型，其中包括不平衡化学。我们探索了垂直混合的各种强度（Kzz = 0 - 10^12 cm 2/s）以及两种化学成分（1x和30 x太阳）。结果我们发现，平均而言，斯皮策探测器探测3.6和4.5微米之间的0.5大气尺度高度的差异，这是在7.5西格玛的显着性水平。我们发现，与预期相比，最冷的行星显示出甲烷的缺乏，这也是以前对单个物体的研究所报道的。我们发现，最冷行星的样本排除了1x太阳成分，置信度>3sigma，同时支持低垂直混合（Kzz = 10^8 cm 2/s）。另一方面，我们发现热行星最好用1x太阳金属丰度和高垂直混合（Kzz = 10^12 cm 2/s）的模型来解释。我们解释这是由于CH 4向大气上层的漂移。改变内部温度会改变对深层平衡化学的预期，因此对不平衡化学的预期会更高。我们还发现了一个显着的分散在传输签名的中温带和超热的行星，可能是由于增加了大气的多样性，而不需要调用更高的金属丰度。此外，我们比较斯皮策传输与排…
2021-03-12 astro-ph.EP
Stellar impact on disequilibrium chemistry and on observed spectra of hot Jupiter atmospheres
在这项工作中，我们研究的中性物种的混合比配置文件和模拟光谱的热木星系外行星的轨道恒星的不同光谱型的不平衡过程的效果。我们还解决了恒星活动的影响，应该在不同程度上存在于所有恒星的对流信封。我们使用VULCAN化学动力学程序计算物种数密度。用HELIOS程序计算了大气的温压分布。我们还利用了$τ$ -ReX正演模型来预测行星在主日食和次日食中的光谱。为了解释恒星的活动，我们利用虚拟行星实验室（VPL）观测到的太阳XUV光谱作为活跃的类太阳恒星的代理。我们发现大的变化，大多数化学物种的混合比在行星轨道A型恒星辐射强XUV通量诱导一个非常有效的光解。对于某些物种来说，这些变化可以传播到行星大气的很深处，达到1巴左右的压力。为了观察不平衡化学，我们倾向于Teq=1000 K的热超导体和Teq=3000$ K的超热超导体，它们的大气中也有温度反转。另一方面，不平衡计算预测，在光谱中的行星与中间温度的变化不大。我们还表明，类似于现代太阳的恒星活动驱动大气物种的混合比剖面的重要变化。然而，这些变化发生在非常高的大气高度，因此不会影响预测的光谱。我们估计，在未来具有红外光谱能力的任务中，可以鲁棒地检测和研究围绕附近明亮恒星运行的行星中不平衡化学的影响，例如，JWST和ARIEL。
2020-05-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Nitrogen as a Tracer of Giant Planet Formation. I.: A Universal Deep Adiabatic Profile and Semi-analytical Predictions of Disequilibrium Ammonia Abundances in Warm Exoplanetary Atmospheres
对巨大系外行星进行光谱观测的一个主要动机是揭示大气成分中的行星形成过程。最近的几项研究表明，大气中的氮，像碳和氧一样，可以对行星形成环境提供重要的限制。由于在温暖的大气中，氮化学可能远离热化学平衡，因此我们广泛研究了在什么条件下以及在什么假设下，可观察到的NH3丰度可以诊断大气的整体氮丰度。在本系列的第一篇论文中，我们使用一维辐射-对流平衡模式研究了平衡温度、地面重力、固有温度、大气金属丰度和C/O比的大气T-P廓线。具有相同的固有温度和表面重力的模型与深层大气中的共享“通用”温度一致，在很宽的平衡温度范围（250- 1200 K）内，这在较热或较冷的模型中是看不到的。我们用经典的“辐射零解”解释了这种行为，然后建立了温暖系外行星深层大气的半解析T-P剖面。然后，该配置文件用于预测垂直淬火NH3丰度。在太阳的金属丰度，我们的结果表明，淬火NH3丰度仅符合本体氮丰度（在10%以内）在低的固有温度，对应于一个行星与亚木星质量（< 1 MJ）和老年（> 1 Gyr）。如果一颗行星有高金属丰度（$\ge$ 10 $\times$太阳）的大气层，那么在几乎所有行星质量和年龄下，淬灭的NH3丰度都大大低估了氮的丰度。我们建议建模和观测策略，以提高散装氮从NH3的评估。
2022-11-30 astro-ph.EP
Self-consistent Models of Y Dwarf Atmospheres with Water Clouds and Disequilibrium Chemistry
本研究针对现有Y型矮星大气自洽模型无法匹配观测的问题，构建了含晴空/有云、平衡/非平衡化学的一维辐射-对流平衡模型套件，可更好拟合观测，为JWST的Y型矮星全波段表征提供支持。
2023-03-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
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
Thermo-compositional diabatic convection in the atmospheres of brown dwarfs and in Earth's atmosphere and oceans
通过将对流理论推广到任何类型的热和成分源项（非绝热过程），我们表明，地球海洋中的热盐对流，恒星大气中的指状对流和地球大气中的湿对流都来自相同的一般非绝热对流不稳定性。我们还表明，在棕矮星大气中由CO/CH 4跃迁引发的“辐射对流”与辐射转移类似于湿对流和热盐对流。我们推导出一个广义的混合长度理论，包括在一维码的源项的效果。结果表明，与地球大气中的湿对流相似，CO/CH 4辐射对流可以显著降低棕矮星大气中的温度梯度，从而解释了棕矮星光谱的变红现象。通过使用理想化的二维流体动力学模拟在勒杜不稳定制度，我们表明，成分源项确实可以引起温度梯度的降低。L/T转变可以用绝热和非绝热对流传输之间的分歧来解释，并且可以被看作是一个巨大的冷却危机：液体/蒸汽-水对流流动中沸腾危机的模拟。这种机制与其他化学转变可能存在于许多巨大和类地系外行星中。研究不同参数（有效温度、成分变化）对CO/CH 4辐射对流的影响以及与地球湿对流和热盐对流的类比，为利用褐矮星更好地了解我们地球气候中起作用的物理学的某些方面提供了可能性。
2019-02-10 astro-ph.EP
A Small Brown Dwarf in an Aligned Orbit around a Young, Fully-Convective M Star
本文利用MAROON-X观测的RM效应，首次测量了围绕全对流M矮星运行的褐矮星系统LP 261-75的倾角，发现其高度对齐，并指出该褐矮星的半径异常，暗示其可能具有独特的形成历史。
2024-11-15 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
Atmospheric Circulation of Brown Dwarfs and Jupiter and Saturn-like Planets: Zonal Jets, Long-term Variability, and QBO-type Oscillations
棕矮星和直接成像的巨行星显示了活跃的大气环流的重要证据，这导致了云结构中的大规模斑块，随着时间的推移显着演变，如红外线曲线和多普勒地图所证明的那样。这些观测结果提出了关于环流的基本性质，其时间变化以及与木星和土星环流的整体关系的关键问题。木星和土星本身在云层中也有许多强劲的纬向（东西向）喷流;此外，这两颗行星都有长期的平流层振荡，包括纬向风和温度的扰动，这些扰动会在约4年（木星）和约15年（土星）的时间尺度上向下传播。这些振荡被称为木星的准四年振荡（QQO）和土星的半年振荡（SAO），被认为类似于地球上的准两年振荡（QBO），这是由对流层赤道波向上传播驱动的。为了研究这些问题，我们在这里提出了全球性的，三维的，高分辨率的数值模拟流在分层的大气-覆盖对流内部-褐矮星和类星体行星。内部对流的影响参数化诱导小尺度，随机变化的扰动的辐射对流边界的基础上的模型。在模拟中，对流扰动产生大气波和湍流，与旋转相互作用，产生大量的纬向喷流。此外，赤道平流层呈现出堆叠的东向和西向喷流，随着时间的推移向下迁移，正是发生在地球的QBO，木星的QQO，土星的SAO。这是第一次在巨行星的3D数值模拟中展示类似QBO的现象。
2019-08-02 astro-ph.EP
A Survey Of Model Fits to Brown Dwarf Spectra Through the L-T Sequence
本文用 Sonora 和 Phoenix 大气模型拟合 305 颗褐矮星的近红外光谱，调查大气随光谱型和温度的演化，发现云层影响大于非平衡化学，并识别出可能指示双星性质的光谱家族。
2025-05-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Surface pressure impact on nitrogen-dominated USP super-Earth atmospheres
本文研究表面压力对以氮为主的USP超级地球大气化学与发射光谱的影响，结合VULCAN、PETITRADTRANS和HELIOS模型，发现HCN、C2H4、CO、CH4等物种可作为探测大气表面存在及厚度的敏感指标，并评估了JWST的观测可行性。
2023-04-18 astro-ph.EP
An Approach for Retrieving Temperatures and Abundances in Brown Dwarf Atmospheres
褐矮星的光谱包含了大量关于其分子丰度、温度结构和重力的信息。提出了一种新的数据驱动的反演方法，以前用于行星大气的研究，提取分子丰度和温度结构的棕矮星光谱。该方法的可行性首先证明了一个合成的棕矮星光谱。给定典型的光谱分辨率、波长覆盖范围和噪声特性，对于分子丰度和10 s-100 s K的温度分布，可以获得百分之几十的精度。然后将该技术应用于研究得很好的褐矮星Gl 570 D。从这个光谱反演，光谱半径被限制为0.75 - 0.83 $R_{\mathrm{J}}$，$\log(g)$为5.13 - 5.46和$T_{\mathrm{eff}}$为804和849 K之间。丰度范围和允许的温度分布的估计也来自。反演结果与Saumon等人（2006）的自洽网格模型结果一致。这种新方法将使我们能够解决褐矮星之间的成分差异问题，可能是它们的形成环境，不平衡化学，当前网格建模方法中缺少的物理学以及许多其他问题。
2014-07-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effects of Planetary Parameters on Disequilibrium Chemistry in Irradiated Planetary Atmospheres: From Gas Giants to Sub-Neptunes
本文利用PICASO和photochem模型系统研究金属丰度、C/O比、内部温度、平衡温度和垂直混合强度对受辐照行星大气非平衡化学的影响，揭示冷内部行星与热内部行星在CO、CO₂、CS、CS₂及光化学霾前体分子丰度上的显著差异，并初步构建自洽的辐射-对流-光化学平衡模型。
2024-10-22 astro-ph.EP
Water Clouds in Y Dwarfs and Exoplanets
云的形成影响褐矮星和几乎所有有效温度的行星大气。铁和硅酸盐在L矮大气中凝结，并在L/T转变时消散。硫化物和盐等次要物种在中晚期T矮星中凝聚。对于Teff=450 K以下的褐矮星，水在高层大气中凝结形成冰云。目前，在这个温度范围内已经发现了十几个物体，以前的理论研究很少涉及水云对褐矮星或系外行星光谱的影响。在这里，我们提出了一个新的网格模型，包括水云不透明度的影响。我们发现，在Teff=350-375 K以下的物体中，它们变得光学厚。与难熔的云材料不同，水冰颗粒是显著的非灰色吸收体;它们主要在J波段的光学波长处散射，并在红外线处吸收，具有突出的特征，其中最强的是2.8微米。H2O、NH3、CH 4和H2 CIA是主要的不透明度来源;丰度较低的物质也可能被检测到，包括碱、H2S和PH 3。已经在木星中探测到的PH 3，预计在Teff=450 K左右的Y矮星中，在4.3微米的中红外线上有很强的信号;如果不平衡化学增加PH 3的丰度，它可能在比模型预测的更宽的有效温度范围内被探测到。我们展示了结合不平衡氮和碳化学的结果，并预测了行星质量物体中低重力的特征。最后，我们预测了Y矮星和行星的可观测性与现有的和未来的仪器，包括詹姆斯韦伯太空望远镜和双子座行星成像仪。
2014-03-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
On the Cool Side: Modeling the Atmospheres of Brown Dwarfs and Giant Planets
褐矮星或太阳系外巨行星的大气层控制着物体发出的辐射光谱，并调节其随时间的冷却。虽然对这些大气层的研究是根据几十年来模拟恒星和行星大气的经验进行的，但这些物体的独特特征对正演模拟提出了独特的挑战。特别是，由富含分子的大气、分子不透明度谱线列表（有时达到100亿吸收谱线或更多）、多个云形成冷凝物和不平衡化学过程产生的复杂化学过程，所有这些结合在一起，为任何建模工作创造了一个具有挑战性的任务。本文介绍了将这些复杂性纳入一维辐射对流平衡模型的亚恒星物体的过程。我们讨论了基本的数学以及用于模拟物理，化学，辐射转移，和其他相关的理解这些大气过程的技术。审查的重点是大气模式的创建过程，并简要介绍了一些模式预测数据的比较。审查的最后是该领域目前的挑战和对未来的一些评论。
2014-10-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Cloud-convection feedback in brown dwarfs atmosphere
大量的观测证据表明，在棕矮星的大气中存在着活跃的气象现象。观测到了近红外亮度的变化。云在形成这些大气的热结构和光谱特性方面起着重要作用。这种变化的机制仍然不清楚，一维和全球环流模式不能充分研究这一问题，由于分辨率。在这项研究中，对流分辨率模式耦合到灰色带辐射转移，以研究对流大气和云的变化之间的耦合在一个大的温度范围内与数百公里的域。六种类型的云被认为是与微物理，包括解决。用Rosseland平均系数计算，云的辐射是活跃的。辐射云反馈可以驱动温度和云结构的自发大气变化，这是第一次三维建模。硅酸盐云具有最大的热结构的影响，在某些情况下，根据假设的颗粒大小，产生二次对流层。铁和铝云对大气也有很大的影响。热谱计算，我们发现云的最大影响是平滑的光谱特征在光学波长。在色星等图上，与观测到的L矮星和T矮星相比，模拟的大气在大多数情况下都偏红。有云洞存在的模拟更接近观测。
2022-03-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
Building a Planet Atmosphere: Fundamental Physics and Chemistry
本章系统梳理行星大气的物理与化学基础，涵盖大气保持、能量平衡、垂直与三维结构、化学平衡及非平衡过程、云雾粒子，并比较类地与气态行星大气。
2024-10-24 astro-ph.EP
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
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
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
The Sonora Substellar Atmosphere Models. IV. Elf Owl: Atmospheric Mixing and Chemical Disequilibrium with Varying Metallicity and C/O Ratios
本文提出 Sonora Elf Owl 自洽大气模型网格，覆盖不同金属丰度、C/O 比和垂直扩散系数，发现混合影响依赖有效温度和金属丰度，并用于拟合 T 型矮星，推断其垂直混合极低效。
2024-02-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Observation of undepleted phosphine in the atmosphere of a low-temperature brown dwarf
本研究利用 JWST 在低温褐矮星 Wolf 1130C 的 4.3 μm 波段检测到多条磷化氢吸收线，测得其丰度为 0.100±0.009 ppm，与解释木星和土星的非平衡化学模型相符。
2025-10-04 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
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 Circulation of Brown Dwarfs: Jets, Vortices, and Time Variability
各种各样的观测证据表明，褐矮星表现出活跃的大气环流。在这项研究中，我们使用一个浅水模式来研究全球大气动力学在分层层覆盖在这些快速旋转的物体上的对流区。我们发现，大气环流的存在和性质关键取决于关键参数，包括能量注入率和辐射时间尺度。在强内部热通量和弱辐射耗散条件下，由于大气湍流与行星自转的相互作用，自发出现了由东西向急流组成的带状流型。相反，当内部热通量较弱和/或辐射耗散较强时，注入大气的湍流在自组织成射流之前就会衰减，从而导致由瞬态涡流和各向同性湍流主导的流动。模拟结果对强迫形式不太敏感。基于喷流主导和涡旋主导之间的转换位置，我们认为，许多棕矮星可能会表现出由涡旋和湍流（而不是喷流）主导的大气环流，由于这些世界上的强辐射阻尼，但喷流结构也是可能的，在某些现实条件下。我们模拟的光变曲线捕捉到了观测到的褐矮星红外光变曲线的重要特征，包括百分之几的振幅变化和在单峰和多峰结构之间波动的形状。更广泛地说，我们的工作表明，浅水系统提供了一个有用的工具来阐明这些世界的动态的基本方面。
2014-05-07 astro-ph.EP
Atmospheres of Brown Dwarfs
褐矮星是迄今为止已知的最冷的恒星天体。我们目前的看法是，褐矮星遵循恒星形成的原则，并且褐矮星与行星有许多共同的特征。作为已知最暗和质量最低的恒星，褐矮星也是已知最冷的恒星。这对它们的光谱指纹有着深远的影响。褐矮星覆盖了一个有效温度范围，这使得褐矮星的大气层是一个序列，逐渐从类似M矮星的光谱变成类似行星的光谱。这进一步意味着，在低于2800 K的有效温度下，云已经在标记M矮星和棕矮星之间边界的物体的大气中形成。最近的发展引发了人们对这种非常冷的大气中等离子体过程的兴趣：在完全对流边界上观察到零星和静止的无线电发射与衰减的X射线活动指标相结合。
2014-11-06 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Rotational spectral modulation of cloudless atmospheres for L/T Brown Dwarfs and Extrasolar Giant Planets
棕矮星的旋转光谱调制（分光光度变化）通常被解释为大气中存在不均匀云层的迹象。本文旨在探讨温度波动在这些光谱调制中的作用。这些波动可以自然地出现在对流大气中，受到非绝热过程的影响，如复杂的化学反应，即最近提出的解释L/T转变的机制：CO/CH 4辐射对流。我们使用1D辐射/对流代码ATMO与ad-hoc修改的温度梯度模型的旋转光谱调制2 MASS 1821，2 MASS 0136，和PSO 318.5-22。对2 MASS 1821、2 MASS 0136和PSO 318.5-22的调制的光谱亮暗比进行建模表明，大多数光谱特性可以单独通过温度变化来再现。此外，不同波长之间的近似反相关变化可以很容易地解释为大气中温度梯度的变化，这是我们期望从CO/CH 4辐射对流解释L/T转变的结果。从一个确切的反相关的偏差，然后可以解释为一个相移类似的热点移动不同的带通在大气中的热超导体。我们的结果表明，云不透明度和温度变化的旋转光谱调制是简并的。探测云的直接光谱特征，例如10微米处的硅酸盐吸收特征，将有助于确认云的存在及其对光谱调制的贡献。未来的研究着眼于具有和不具有硅酸盐吸收特征的物体的光谱调制的差异，可能会给我们一些关于如何区分云不透明度波动和温度波动的见解。
2020-09-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Disequilibrium Chemistry, Diabatic Thermal Structure, and Clouds in the Atmosphere of COCONUTS-2b
本文利用Gemini/Flamingos-2光谱和多套大气模型网格研究COCONUTS-2b的大气，发现其存在非平衡化学、非绝热温度结构和/或云，并确定其温度、半径、质量等物理参数，为理解其形成与宽轨道迁移提供依据。
2024-10-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
$L$-band Spectra of Young Brown Dwarfs
本文报道了8个年轻L型矮星的$L$带（2.98- 3.96 $μ$ m）光谱研究，光谱类型从L2到L7。我们的光谱（$λ/{Δλ}\approx$ 250至600）是使用Gemini近红外光谱仪收集的。我们首先检查年轻的$L$带光谱序列，最值得注意的是分析在3.3 $μ$ m处甲烷吸收特征的$Q$分支的演化。我们发现$Q$分支特征首先出现在L3和L 6之间，就像以前在更老的场矮星中看到的那样。其次，我们分析了如何以及各种大气模型再现的$L$波段和公布的近红外（0.7- 2.5 $μ$ m）光谱的对象，通过拟合五个不同的网格的模型光谱的数据。将组合的近红外和$L$ -波段数据的最佳拟合参数与仅用于近红外数据的最佳拟合参数进行比较，从而隔离添加$L$ -波段对结果的影响。该添加显著地导致最佳拟合有效温度下降$\sim$ 100 K。此外，当云和垂直混合率（$K_{\mathrm{zz}}$）包括在模型中时，厚云和较高的$K_{\mathrm{zz}}$值是优选的。我们的五个对象之前也发表了使用进化模型，年龄估计和热光度导出的有效温度和表面重力。比较模型光谱匹配这些参数，我们的光谱，我们发现不平衡的化学和云需要匹配这些公布的有效温度。其中三个物体是AB Dor的成员，使我们能够显示甲烷的$Q$分支的温度依赖性。
2022-11-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Diversity of Cold Worlds: a blended-light binary straddling the T/Y transition in brown dwarfs
本研究利用JWST/NIRSpec首次表征了跨越T/Y转换的最冷混合光褐矮星双星WISE J014656.66+423410.0，发现其由两颗亮度不等、温差仅92K的源组成，为理解行星质量大气特征及探测未解析冷褐矮星双星提供了关键探路者。
2025-03-03 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
Non-radial oscillations mimicking a brown dwarf orbiting the cluster giant NGC 4349 No. 127
针对星团巨星 NGC 4349 No. 127 的径向速度变化，本文提出低振幅逆行偶极非径ial振荡模型，结合 HARPS 光谱模拟，成功解释了观测变化并否定了褐矮星伴星假说。
2024-07-31 astro-ph.EP astro-ph.SR
The First Y Dwarf Data From JWST Show That Dynamic and Diabatic Processes Regulate Cold Brown Dwarf Atmospheres
研究利用 JWST 首批 Y 型矮星光谱与测光，验证经绝热廓线调整的非平衡化学模型更优，并确定 WISE J033605.05-014350AB 伴星为 295 K 的光度空隙首颗矮星。
2023-09-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Clear View of a Cloudy Brown Dwarf Companion from High-Resolution Spectroscopy
直接成像研究主要使用低分辨率光谱学（$R\sim20-100$）来研究巨型系外行星和褐矮星伴星的大气，但云的存在往往导致反演的大气丰度（例如C/O、金属丰度）退化。这妨碍了对这些同伴的形成机制的明确见解。凯克行星成像仪和表征仪（KPIC）使用自适应光学和单模光纤将光传输到NIRSPEC（$K$波段的$R\sim35,000$），旨在通过高分辨率光谱技术解决这些挑战。利用基于petitRADTRANS的大气反演框架，分析了基准棕矮星HD 4747 B（$m=67.2\pm1.8~M_{\rm{Jup}}$，$a=10.0\pm0.2$ au，$T_{\rm eff}\approx1400$ K）的KPIC高分辨率光谱（$2.29-2.49~μ$ m）和存档低分辨率光谱（$1-2.2~μ$ m）.我们发现我们从KPIC高分辨率光谱中测量的伴星的C/O和金属丰度与它的宿主星在$1-2σ$内的C/O和金属丰度一致。从$K$波段高分辨率光谱中检索的参数也与我们选择的云模型无关。相比之下，从低分辨率光谱检索的参数是高度敏感的，我们选择的云模型。最后，我们检测到CO，H $_2$ O，和CH $_4$（log（CH $_4$）的体积混合比= $-4.82\pm0.23$）在这个L/T过渡伴侣与KPIC数据。相对分子丰度使我们能够限制化学不平衡的程度，在大气中的HD 4747 B，并推断出垂直扩散…
2022-08-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Lithium Enrichment in a Subgiant Star with a Brown Dwarf Companion: A Planetary Engulfment Candidate
University of Michigan（密歇根大学）；University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Texas Advanced Computing Center, University of Texas, Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校高级计算中心）；University of Wisconsin-Whitewater（威斯康星大学惠特沃分校）
研究通过分析亚巨星TOI-5882的锂含量，验证了行星吞噬理论，发现其锂富集可能源于吞噬了一颗超级地球至海王星质量的行星。
2026-05-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
Protosolar D-to-H abundance and one part-per-billion PH$_{3}$ in the coldest brown dwarf
本文利用JWST对最冷Y矮星WISE 0855-0714的大气反演，首次在太阳系外天体大气中探测到氘并推断D/H比值，同时测得十亿分之一量级的磷化氢丰度，为褐矮星和巨系外行星形成演化提供新约束。
2024-11-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Discovery of Solar-like Activity Cycles Beyond the End of the Main Sequence?
对于靠近恒星主序较冷端的天体的长期磁性行为，人们知之甚少。大多数关于这些超冷矮星（光谱类型>=M7恒星和棕矮星）磁性产生的理论研究表明，它们的磁场在强度和方向上都不会改变。使用极化无线电发射测量他们的磁场方向，我证明了这些凉爽，低质量，完全对流的对象似乎经历类似于那些发生在太阳上的磁极反转。这种强大的新技术可能表明，太阳显示的磁活动模式继续存在，尽管这些物体的内部完全对流，这与内部发电机产生磁场的几种主要理论相矛盾。
2016-09-25 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The Sonora Brown Dwarf Atmosphere and Evolution Models I. Model Description and Application to Cloudless Atmospheres in Rainout Chemical Equilibrium
我们提出了新一代的亚恒星大气和演化模型，适用于L，T和Y型棕矮星和自发光太阳系外行星的研究。大气模型描述了辐射对流平衡时大气的预期温度-压力廓线和出射光谱，有效温度和重力在$200\le T_{\rm eff}\le2400\,\rm K$和$2.5\le \log g \le 5.5$范围内。这些范围包含了一组金属丰度（$[{\rm M/H}] = -0.5$到$+0.5$）、碳氧比（太阳的0.5到1.5倍）和年龄，质量从0.5到85木星质量不等。演化表描述了这些亚恒星物体随时间的冷却。这些模型扩展了目前可用的模型大气的多样性，特别是更冷的有效温度和更大的C/O范围。与过去的这种模式相比，值得注意的改进包括更新的不透明度和大气化学。在这里，我们描述了我们的建模方法，并提出了我们最初的一批模型的无云，化学平衡的气氛。我们比较建模的光谱，光度学，和各种数据集的演变。
2021-07-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Effects of Consistent Chemical Kinetics Calculations on the Pressure-Temperature Profiles and Emission Spectra of Hot Jupiters
在这项工作中，我们调查的影响，计算非平衡化学丰度一致的温度结构的大气中的高辐射，接近气体巨系外行星。化学动力学模型在文献中被广泛用于研究热木星大气的化学成分，这些大气预计会通过垂直混合和光化学等过程被驱离化学平衡。迄今为止，所有这些模型都使用压力-温度（P-T）分布作为固定的模型输入。这导致化学与大气的辐射和热特性脱钩，尽管在自然界中它们是错综复杂地联系在一起的。我们使用一个一维的辐射对流平衡模型，ATMO，其中包括一个复杂的化学方案来计算P-T配置文件是完全符合非平衡化学丰度，包括垂直混合和光化学。我们的主要结论是，在强化学不平衡的情况下，一致的计算可以导致高达100 K的P-T曲线的差异相比，假设化学平衡的P-T曲线。这种温度变化反过来又会对化学丰度本身以及模拟的发射光谱产生重要影响。特别是，我们发现，执行化学动力学计算一致，可以减少非平衡化学的整体影响，可观察到的发射光谱的热闪烁。因此，从不一致的模型中得出的模拟观测结果可能会产生错误的解释。我们表明，这种行为是由于不一致的模型违反了大气的能量收支平衡。
2016-07-14 astro-ph.EP
Fingering convection and cloudless models for cool brown dwarf atmospheres
这项工作旨在提高目前对褐矮星大气层的理解，特别是具有光谱类型T和Y的冷矮星，其建模是当前的挑战。硅酸盐云和铁云被认为在L/T转换的光球层消失，但无云模型无法正确再现T矮星的光谱，主张增加更多的物理，例如其他类型的云或内能传输机制。我们使用一维（1D）辐射/对流平衡程序ATMO来研究这个问题。该代码包括平衡和非平衡化学，并始终解决PT结构。包括的不透明度源是H2-H2、H2-He、H2O、CO、CO2、CH 4、NH3、K、Na和TiO、VO（如果它们存在于大气中）。我们表明，如果考虑垂直混合和NH3猝灭，Y矮星的光谱可以用无云模型精确再现。与无云模式相比，T型矮星的光谱仍然有些红化，例如J - H型.稍微降低大气中的温度梯度就可以重现这种变红现象。我们建议，这种减少稳定的温度梯度在这些层中，导致较冷的结构，是由于开始的指状对流，引发的不稳定的影响冷凝的非常薄的灰尘。
2015-04-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Measuring and Replicating the 1-20 um Energy Distributions of the Coldest Brown Dwarfs: Rotating, Turbulent and Non-Adiabatic Atmospheres
冷的、低质量的、有磁场的褐矮星对于限制恒星质量函数的终点和优化系外行星的大气研究都很重要。2020年，这些物体的新模型网格可用：Sonora-Bobcat和ATMO 2020。此外，还宣布了新的冷棕矮星候选者，并发表了λ ~4.8 μ m的新光谱观测结果。在本文中，我们提出了一些最冷的棕矮星的新的红外测光，并把新的数据和模型一起探索这些对象的属性。我们再次确认在这些大气中混合的重要性，这导致CO和NH_3丰度不同的数量级从化学平衡值。我们还证明，对于冷于600 K的棕矮星，新模型在2 <λ μ m <~ 4时与观测值的偏差系数大于~3。我们首次证明了6颗260 ≤ T_eff K ≤ 475的棕矮星的全部1 <~ λ um <~ 20的能量分布可以很好地用包括不平衡化学和偏离标准辐射/对流平衡值的光球温度梯度的模型大气再现。这种压力-温度分布的变化对于受非绝热过程影响的旋转和湍流大气来说并不意外。一个有限的网格的修改后的模型颜色的生成，并用于估计温度和金属丰度为目前已知的Y矮星。附录中给出了此处使用的光度数据汇编。
2021-07-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
The LHS 1678 System: Two Earth-Sized Transiting Planets and an Astrometric Companion Orbiting an M Dwarf Near the Convective Boundary at 20 pc
我们介绍了LHS 1678（TOI-696）系外行星系统的TESS发现，该系统由两颗近似地球大小的凌日行星和一颗可能的天体测量棕矮星组成，该棕矮星以19.9 pc的速度绕着一颗明亮的（$V_J$ =12.5，$K_s$ =8.3）M2矮星运行。TESS探测到的两颗行星半径分别为0.70 $\pm$ 0.04 $R_\oplus$和0.98 $\pm$ 0.06 $R_\oplus$，轨道周期分别为0.86天和3.69天。这两颗行星都是通过地面跟踪观测进行验证和定性的。HARPS RV监测得出行星b和c的97.7百分位质量上限分别为0.35 $M_\oplus$和1.4 $M_\oplus$。由CTIO/SMARTS 0.9米探测器探测到的天体测量伴星的轨道周期约为几十年，无法通过其他手段探测到。额外的地面观测限制了伴星是一颗高质量的棕矮星或更小。每颗行星都有独特的兴趣;内行星有一个超短的周期，外行星位于金星带。这两个都是有前途的目标，大气特性与JWST和质量测量通过极端精确的径向速度。在多周期TESS数据中还确定了半径为0.9 $\pm$ 0.1 $R_\oplus$的第三颗行星候选者，其轨道为4.97天，供未来工作验证。主恒星与赫罗图中较低的主序中的一个观测到的间隙有关。这个差距与M矮星内部从部分对流到完全对流的转变有关，而相关的恒星天体物理学对系外行星演化的影响目前尚不清楚。这…
2022-04-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
A non-grey analytical model for irradiated atmospheres. II: Analytical vs. numerical solutions
最近的发现和表征的多样性的大气层的系外行星和褐矮星要求的快速和准确的分析模型的发展。我们量化的准确性，在文件I中推导出的辐射，非灰色大气的分析解决方案，通过比较它的国家的最先进的辐射转移模型。然后，使用一个网格的数值模型，我们校准我们的分析模型的不同系数的照射太阳组成的大气的巨大的系外行星和褐矮星。我们发现，所谓的爱丁顿近似用于解决的辐射场的角度依赖性导致相对误差高达5%的温度分布。我们表明，对于现实的非灰色行星大气，对流区的存在下，延伸到光学深度小于团结可能会导致辐射温度分布的变化的顺序上的20%或更多。当对流区位于较深的水平（如强烈辐射的热对流层）时，它对辐射大气的影响较小。我们表明，在光学强吸收剂，如TiO或VO引起的温度反演主要是由于非灰色的热效应降低上层大气冷却的能力，而不是增强吸收的恒星光之前认为。最后，我们提供了一个函数的形式，我们的太阳组成的巨型系外行星和褐矮星的分析模型的系数。这就产生了完全解析的辐照大气压力-温度分布，在重力为2.5 m/s^2 ~ 250 m/s^2、有效温度为100 K ~ 3000 K的条件下，相对精度优于10%。这是对常用的爱丁顿边界条件的一个很大的改进。
2014-11-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
Impact of a new H/He equation of state on the evolution of massive brown dwarfs. New determination of the hydrogen burning limit
我们探讨了最新的稠密氢氦混合物状态方程（EOS）（Chabrier \& Debras 2021）对极低质量恒星和棕矮星（BD）演化的影响，该方程考虑了氢和氦物种之间的相互作用。这些相互作用修改的H/He混合物的热力学性质，特别是熵，这些完全对流机构的首要数量，而且发病和整个身体的退化的发展。这转化为更快的冷却速率，即对于给定的质量和年龄，更冷的等熵线，因此对于给定的有效温度和光度，比以前基于EOS的模型更大的褐矮星质量和更小的半径。这意味着，质量和年龄在$M\lesssim 0.1\,\msol$，$τ\gtrsim 10^8$ yr范围内的物体，其有效温度较低，光度较暗。面对这些新的模型与几个观测确定的BD动力学质量，我们表明，这提高了进化模型和观测之间的协议，并解决了至少部分的动态质量测定和进化模型的属性之间观察到的差异。稠密H/He状态方程的这种改进的一个值得注意的结果是，它产生了更大的H燃烧最小质量，现在发现是$0.075\,\msol$（$78.5\,\mjup$）与太阳金属丰度的ATMO大气模型。这些更新的褐矮星模型是公开的。
2022-12-14 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Redshifting the Study of Cold Brown Dwarfs and Exoplanets: the Mid-Infrared Wavelength Region as an Indicator of Surface Gravity and Mass
本文利用 JWST 中红外光谱和 ATMO 2020++ 模型研究冷褐矮星与系外行星，发现 4.5 μm 流量及其与 10-15 μm 流量之比可分别约束温度和重力，并据此识别出多颗低质量年轻天体，验证了模型的有效性。
2025-01-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Dynamically Coupled Three-dimensional Cloud-Chemistry in Rapidly Rotating Irradiated Atmospheres: an Application to the Compact White Dwarf-Brown Dwarf system ZTFJ0038+2030
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（李政道研究所，上海交通大学）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（物理与天文学院，上海交通大学）；State Key Laboratory of Dark Matter Physics, Shanghai Jiao Tong University（暗物质物理全国重点实验室，上海交通大学）；Department of Astronomy, University of Virginia（天文学系，弗吉尼亚大学）；School of Physics and Astronomy, University of Leicester（物理与天文学院，莱斯特大学）；School of Physics and Astronomy, University of Birmingham（物理与天文学院，伯明翰大学）；Center for Space and Habitability, University of Bern（太空与宜居性中心，伯尔尼大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Université de la Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange（蔚蓝海岸大学，蔚蓝海岸天文台，法国国家科学研究中心，拉格朗日实验室）
本研究更新三维大气框架ADAM，耦合mini-chem与云模块，研究ZTFJ0038+2030系统中褐矮星大气，揭示其环流、化学不均匀性及云的影响，解释相关观测结果。
2026-10-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Rotation and Abundances of the Benchmark Brown Dwarf HD 33632 Ab from Keck/KPIC High-resolution Spectroscopy
本研究利用Keck/KPIC高分辨率光谱，测得基准褐矮星HD 33632 Ab的自转速度与分子丰度，验证其化学性质与主星一致，并对比极低质量天体自转规律，为褐矮星形成演化研究提供观测约束。
2024-06-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Following the Lithium: Tracing Li-bearing Molecules Across Age, Mass, and Gravity in Brown Dwarfs
锂是理解超冷矮星的重要元素，因为它在质量超过$\sim 68\, M_{\rm J}$时会在聚变中丢失。因此，锂原子的存在与否可以作为附近氢燃烧边界的指标，该边界位于棕矮星和极低质量恒星之间的$75\,M_{\rm J}$附近。历史上，“锂测试”，即在670.8 nm处寻找Li线的存在和强度，一直是一个标记，如果一个物体具有类似恒星的光谱能量分布的亚恒星质量（例如，晚型M矮星）。虽然Li测试原则上也可以用来区分L-T型矮星的质量，但Li主要不再以原子气体的形式存在，而是以分子形式存在，如LiH、LiF、LiOH和LiCl。L型和T型棕矮星在670 nm处也非常微弱，因此对高分辨率光谱学具有挑战性。但直到最近才有实验分子线列表可用于分子Li物种，允许分子Li质量歧视。在这项研究中，我们生成了这些含锂分子的最新不透明度，并对这些分子的丰度进行了热化学平衡大气成分计算。最后，我们计算了一系列多云和无云褐矮星大气的辐射对流平衡模型的热发射光谱（$T_{\rm eff}=$ 500- 2400 ~K，和$\log g$ =4.0，4.5，5.0），以了解大气中含锂物质的存在或不存在最容易检测到的褐矮星质量和年龄的函数。在原子Li之后，发现在$10.5-12.5$ ~ \micron处的最佳光谱特征是LiF，在$14.5-18.5$ $\micron$处的最佳光谱特征是LiCl。LiH在$\s…
2021-06-01 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
The Impact of Cometary 'impacts' on the Chemistry, Climate, and Spectra of Hot Jupiter Atmospheres
本研究通过参数化彗星撞击模型与大气模型ATMO耦合，发现即使小撞击体也能显著改变热木星大气化学，增强水、CO等丰度并清除碳氢化合物，可能影响C/O比与行星形成位置的关联。
2024-02-08 astro-ph.EP
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
3.8um Imaging of 400-600K Brown Dwarfs and Orbital Constraints for WISEP J045853.90+643452.6AB
晚T型和Y型棕矮星发出的一半能量出现在3.5 <λ um < 5.5。本文介绍了在北双子座望远镜上对9颗晚T和Y矮星测得的新的L'（3.43 <λ um < 4.11）测光，并对另外两颗矮星的光谱合成了L'。目标包括两个二元系统，其以0.25”的分辨率成像。其中之一，WISEP J045853.90+643452.6AB，显示了显着的运动，我们提出了一个天体测量分析的二进制使用哈勃太空望远镜，凯克自适应光学，双子座图像。我们比较了λ ~ 4 μ m的观测值和模型，发现对于温度低于~ 700 K的褐矮星，模型的通量太低。这种差异随温度的降低而增大，在T_eff= 500 K时约为2倍，在T_eff= 400 K时约为4倍。加热模型大气的上层，产生的光谱更接近于观测到的光谱。在辐射-对流边界之上的冷褐矮星大气的热结构可能无法用纯辐射平衡来模拟;相反，热可能是由热化学不稳定性（先前建议的L-到T-型转变）或破坏重力波（先前建议的太阳系巨行星）引入的。一维模型可能无法捕获这些大气，这些大气可能具有水平和垂直压力/温度变化。
2019-08-21 astro-ph.EP astro-ph.SR
Panchromatic characterization of the Y0 brown dwarf WISEP J173835.52+273258.9 using JWST/MIRI
本文利用 JWST/MIRI 中红外光谱结合近红外数据，通过神经后验估计对 Y0 型褐矮星 WISE 1738 的大气与物理参数进行全色反演，首次约束 CO、CO2 和 15NH3，并揭示非平衡化学证据及 C/O 比率和金属丰度。
2025-07-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Strongest Magnetic Fields on the Coolest Brown Dwarfs
我们使用了NSF的Karl G。Jansky甚大阵列（VLA）观测了5颗已知的射电发射晚期L型和T型矮星的样本，年龄在0.2 - 3.4 Gyr之间。我们对每个目标观察了7个小时，扩展到比以前尝试的更高的频率，并对最大表面磁场强度建立了相应的更高限制。在8 - 12 GHz的圆偏振脉冲的检测产生3.2 - 4.1 kG的本地磁场的测量我们的四个目标，包括原型云变量和可能的行星质量对象T2.5矮SIMP J 01365663 +0933473。我们还检测到T6.5矮2 MASS 10475385+2124234的15 - 16.5 GHz脉冲，对应于局部5.6 kG场强。对于相同的对象，我们试探性地检测到一个16.5 - 18 GHz的脉冲，对应于本地化的6.2 kG的场强。我们测量了2 MASS J10430758+2225236、2 MASS J12373919+6526148和SDSS J 04234858 -0414035的旋转周期在~1.47 - 2.28小时之间，支持（i）一个新的共识，即快速旋转对于在对流发电机中产生强偶极场可能很重要和/或（ii）快速旋转是驱动当前极光无线电发射系统的关键因素。我们观察到的证据，我们的目标的时间尺度短于旋转周期的频率依赖性时间序列的可变结构，这表明在当前系统的棕矮星表面附近的变化程度较高。最后，我们发现，年龄，质量和温度一起不能解释我们…
2018-08-07 astro-ph.EP astro-ph.SR
