Companions of Stars: From Other Stars to Brown Dwarfs to Planets: The Discovery of the First Methane Brown Dwarf
第一颗甲烷褐矮星的发现为描述基础物理学和天体物理学的重要进展提供了一个框架，这些进展归功于对恒星同伴的研究。我提出了一些重点的历史，这一主题以及细节的发现褐矮星格利泽229B。恒星的同伴的性质进行了讨论，试图避免偏见引起的中心命名。随着对邻近恒星及其伴星系统的新型远程侦察，在不久的将来，一系列令人兴奋的、甚至可能更深远的科学贡献就在眼前。这包括探索宇宙中行星的多样性，也许很快就会发现太阳系外生物活动的第一个确凿证据。
2014-04-17 astro-ph.SR
Considerations for Atmospheric Retrieval of High-Precision Brown Dwarf Spectra
孤立的褐矮星为了解低辐射区域的大气物理提供了出色的实验室，并且可以比系外行星更精确地观察到。因此，它们提供了对系外行星高信噪比观测未来的一瞥。在这项工作中，我们调查了几个新的考虑，是重要的高质量的亚恒星物体的热发射光谱的大气反演。我们追求这一点，使用一个适应的海卫二大气检索代码。我们提出了一个参数化的压力-温度（P-T）的轮廓组成的多个大气层，参数化的温度变化，在每个层的褐矮星。这个模型可以准确地反演褐矮星大气的陡峭温度梯度，同时避免常见的数值伪影。P-T模型在光球层中特别灵活，对于T矮星，光球层可以达到几十巴。我们展示了一种方法，包括模型的不确定性的检索，重点介绍了有限的光谱和垂直分辨率的大气模型用于检索（在本例中约8\%）的不确定性。我们通过将其应用于模拟数据集来验证我们的检索框架，然后将其应用于T矮星2 MASS J2339+1352的HST/WFC 3光谱。我们检索亚太阳的H2O和CH 4在对象中的丰度在~0.1 dex精度。此外，我们限制的温度结构在光球~100 K。我们的研究结果表明，高信噪比光谱提供高精度的丰度估计的亚恒星物体的承诺。
2020-07-29 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
Atmospheric Compositions of Three Brown Dwarfs and Implications for their Formation Conditions
褐矮星的形成机制和化学成分可能跨越不同的范围。如果它们像矮星一样主要是在引力坍缩中孤立形成的，那么它们的成分可能会遵循矮星的成分，金属丰度范围相对较窄（~-0.4到+0.4 dex），主要是富氧（C/O <~0.7）。另一方面，太阳系中的巨行星都是超太阳的金属丰度（[C/H]> 0.5 dex），这被认为是在星周盘中通过核心吸积形成的结果。在这项研究中，我们确定了三颗褐矮星的大气化学成分，发现它们既不是矮星的特征，也不是巨行星的特征。我们推导出高精度的大气化学丰度使用高S/N HST近红外光谱的三个中T矮，连同两个以前研究的对象，显示明显的亚太阳金属丰度和跨度C/O比为0.4 - 1.0。这些丰度模式表明，要么是一个古老的亚恒星星族和众多的形成环境，要么是在星周盘中形成的物体，然后被弹射出来。我们表明，对于一个简单的合成模型人口的棕矮星与我们的样本相同的光谱类型的预测年龄分布主要是比太阳年龄，因此，更多的金属贫，与我们推导的丰度一致。不同的C/O比，我们发现是指示不同的化学水库在其形成环境或不同的形成途径。我们的研究结果打开了这样一种可能性，即冷褐矮星可能提供早期星系化学演化和不均匀性的重要探针。
2016-12-09 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
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
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
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
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
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
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
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
Disentangling disc and atmospheric signatures of young brown dwarfs with JWST/NIRSpec
Leiden University（莱顿大学）；University of Warwick（华威大学）
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Hunting for brown dwarf binaries and testing atmospheric models with X-Shooter
棕矮星双星分数的测定有助于了解亚恒星形成机制。无法分辨的褐矮星双星可能会透过它们独特的光谱或光学和近红外光谱类型分类之间的差异来揭示。我们使用VLT的X-Shooter摄谱仪获得了22颗具有这些特征的棕矮星的中等分辨率光谱。我们的目标是识别褐矮星双星候选者，并测试BT-Settl 2014大气模型是否再现了它们观测到的光谱。为了找到跨越L-T边界的二进制，我们使用光谱指数，并将所选候选者的光谱与单光谱和合成二进制光谱进行比较。我们使用合成的二元光谱相同的光谱类型的组件，以确定以及这一类的二进制的方法的灵敏度。我们确定了三个候选者是L + T褐矮星的组合。我们无法识别具有相似光谱类型的成分的双星。在我们的样本中，我们测量了$9.1^{+9.9}_{-3.0}$的最小二进制分数。根据BT-Settl模型2014与观测光谱的最佳拟合，我们推导出了单个物体的大气参数。BT-Settl模型能够再现我们物体的大部分SED，以及RbI（794.8 nm）和CsI（852.0 nm）线的等效宽度随光谱类型的变化。尽管如此，这些模型没有再现NaI（818.3 nm和819.5 nm）和KI（1253 nm）谱线的等效宽度随光谱类型的变化。
2015-09-05 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
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
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
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
FIRE Spectroscopy of the ultra-cool brown dwarf, UGPS J072227.51-054031.2: Kinematics, Rotation and Atmospheric Parameters
本文介绍了在坎帕纳斯天文台Baade Magellan望远镜上的折叠端口红外Echellette摄谱仪调试期间获得的T9矮星UGPS J072227.51-054031.2的λ/Δλ ~ 6000近红外光谱。该光谱以来自H2O、CH 4和H2的显著吸收为特征。我们还确定NH3吸收功能，通过比较光谱最近公布的线列表。光谱与BT-Settl模型拟合，表明Teff ~ 500-600 K和log g ~ 4.3-5.0。这对应于约10-30兆焦耳的质量和1-5 Gyr的年龄，但是模型和观测光谱之间存在很大的差异。棕矮星的径向速度和自转速度分别为46.9 \pm 2.5和40 \pm 10 km/s，反映了与其他T矮星类似的薄盘星系轨道和快速自转，表明这是一颗年轻的、可能有行星质量的棕矮星。
2011-09-13 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
The Dependence of Brown Dwarf Radii on Atmospheric Metallicity and Clouds: Theory and Comparison with Observations
采用现实和一致的大气边界条件，我们已经产生了不同的金属丰度（[Fe/H]），有云和无云的棕矮星和极低质量恒星（VLMs）的演化模型。我们发现，在一个给定的质量和年龄的半径的蔓延可以高达$\sim$ 10%至$\sim$ 25%，与较高的金属丰度，较高的云厚度的大气中产生的更大的半径相当自然。[Fe/H]每增加0.1 dex，半径增加$\sim$ 1%至$\sim$ 2.5%，这取决于年龄和质量。我们还发现，而较小的质量和年龄较大的褐矮星半径随氦分数（$Y$）的增加而减小（如预期的那样），对于更大质量的褐矮星和广泛的年龄范围内，他们增加与氦分数。从$Y=0.25$到$Y=0.28$的半径增加可高达$\sim$ 0.025 \rj \（$\sim$ 2.5%）。此外，我们发现，对于VLMs大气金属丰度从0.0增加到0.5 dex，半径增加$\sim$ 4%，从-0.5至0.5 dex增加$\sim$ 10%。因此，我们认为，由于较高的金属丰度的不透明度可能会自然地解释在一些食VLM系统的表观半径异常。半径的百分之十到二十五的变化超过了仅仅由状态方程的不确定性引起的误差。这有助于强调棕矮星半径的凌日和日食测量共同限制了许多效应，重要的是包括大气和冷凝云模型，而不仅仅是状态方程。在任何时候，我们都是在检验一个多参数理论，而不是一个普适的半径$-$质量关系。
2011-05-04 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 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
Physical Parameters and Properties of 20 Cold Brown Dwarfs in JWST
本研究利用JWST光谱数据结合Sonora Elf Owl和ATMO2020++模型分析了20颗冷褐矮星，发现模型对表面重力估计影响显著，并推导了其半径、质量和年龄等物理参数。
2024-09-28 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Grid of Contribution Functions to Help the Interpretation of Time-resolved Observations of Brown Dwarfs
University of Central Florida（中佛罗里达大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）
我们构建了覆盖宽参数范围的褐矮星热辐射贡献函数网格，揭示云对发射深度的影响，并提供数据库和Web工具以辅助光谱观测规划与解释。
2026-09-18 astro-ph.EP astro-ph.SR
Gray Spectral Variability in Three Brown Dwarfs Observed by HST/WFC3 Time-Series Observations
University of Virginia（弗吉尼亚大学）
本文通过HST/WFC3观测分析三颗L/T转变棕矮星的光谱变化，发现其云层分布和化学组成差异，揭示了异质云层及非正弦光曲线特征。
2025-11-20 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
Phase-resolved Hubble Space Telescope WFC3 Spectroscopy of Weakly-Irradiated Brown Dwarf GD 1400 and Energy Redistribution-Irradiation Trends in Six WD$-$BD Binaries
本文利用HST/WFC3相位分辨光谱研究弱辐照褐矮星GD 1400的昼夜温度、云层与热量再分配，并结合六个WD−BD系统揭示再分配效率随辐照强度变化的趋势。
2025-01-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Brown Dwarf-Exoplanet Connection
褐矮星通常被认为是系外行星研究的容易观察的模板，具有可比的质量，物理大小和大气特性。最冷的棕矮星（光谱类别L和T）和最热的系外行星的光球温度确实有相当大的重叠。然而，与褐矮星和系外行星大气相关的性质和过程在细节上可能有很大的不同;光球气体压力、元素丰度变化、与外部驱动源相关的过程以及进化效应都是相关的例子。在这篇文章中，我回顾了目前已知的褐矮星种群的一些基本理论和经验性质，并详细介绍了它们的可见大气层与太阳系外行星的相似性和差异。最后，我从褐矮星的研究，可能证明在未来的系外行星观测相关的一些具体结果。
2009-03-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Small hydrocarbon molecules in cloud-forming Brown Dwarf and giant gas planet atmospheres
我们研究了在褐矮星和巨型气体行星的富氧尘埃形成的大气中复杂的含碳分子的丰度。本文研究了热化学气相模式的内边界大气区。利用了Drift-phoenix大气模拟的结果，其中包括相非平衡尘埃云形成对大气结构和气相丰度的反馈。所产生的元素耗尽导致碳氧比的变化，使得可以存在几个烃分子和氰基多氰基多炔分子。表面重力的增加和/或金属含量的减少支持这些物种的分压增加。CO、CO2、CH 4和HCN含有最大比例的碳。在低金属度天体的高层大气中，C4 H中的碳含量高于CO，CH 3和C2 H2作为碳汇也发挥着越来越重要的作用。我们确定化学弛豫时间尺度来评估碳氢化合物分子是否会受到运输诱导淬灭的影响。我们的研究结果表明，相当数量的C2 H6和C2 H2可以预期不仅在巨大的气体行星的上层大气中，而且在棕矮星。然而，精确的淬灭高度强烈地依赖于所使用的数据源。这些结果将对未来的热动力学研究产生影响，因为它们改变了这些模拟的内边界条件。
2013-07-09 astro-ph.EP astro-ph.SR
Simplified 3D GCM modelling of the irradiated brown dwarf WD0137-349B
内容：白矮星-棕矮星短周期双星（P $_{\rm orb}$ $\lesssim$ 2小时）是一些已知的最极端的辐射大气环境。这些系统提供了一个机会，探索不同的典型热木星系统的辐照大气的理论和建模工作。目的：研究棕矮星WD 0137 - 349 B的三维大气结构和动力学性质。方法：采用三维GCM模式Exo-FMS，采用双波段灰色辐射传输方案，模拟WD 0137 - 349 B的大气。用三维蒙特卡罗辐射传输模式\textsc{cmcrt}对GCM模式的结果进行后处理。结果：我们的研究结果表明，WD 0137 - 349 B的昼夜能量输送效率低下，昼夜温度差异大。存在多种流型，根据其纬向和纬度向东或向西不对称地转移能量。翻转区域产生于西终结者。我们能够重现的开始系统近红外发射过量$\gtrsim$ 1.95 $μ$ m的GNIRS仪器所观察到的。我们的模型通过$\approx$ 1-3的因子过度预测了IR相曲线通量，但通常很好地拟合了相曲线的形状。使用\textsc{vulcan}的化学动力学模型表明，在高海拔地区，一个高度电离的区域可以形成在棕矮星的向阳面。结论：我们首次尝试在三维环境中模拟短周期白矮星-棕矮星双星的大气。需要进一步研究紫外线照射的辐射和光化学加热，以更准确地捕获棕矮星大气层内的能量平衡。云的形成也可能在形成褐矮星的发射光谱中起重要作用。
2020-06-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Flash ionisation signature in coherent cyclotron emission from Brown Dwarfs
棕矮星在其大气层中形成矿物质云，带电粒子可以产生闪电形式的大规模放电，导致局部电离的大幅突然增加。观测到棕矮星会发出回旋射电辐射。我们表明，强瞬态大气电离事件（闪光电离）的签名可以印在预先存在的辐射。对这种闪光电离事件的探测将开启对电离状态和大气动力学的研究。这种电离事件也可能是爆炸冲击波、爆发或喷发造成的。我们提出了一个分析模型，它描述了调制的一个预先存在的电磁辐射的时间依赖性（闪光）的电导率，是闪光电离事件，如闪电的特性。我们的电导率模型再现了来自地面伽玛射线闪光观测的电导率函数，并适用于在本地电离强的时间变化的天体，如在行星大气和原行星盘。我们表明，该领域响应与特征的闪光形状的脉冲的导电性闪光的中间强度。更强大的电离事件导致初始辐射的较小变化，或其衰减。我们表明，高功率初始辐射的响应字段的特征阻尼进行有关的电离闪光的幅度和持续时间的信息。对于较大的电导率变化，脉冲放大或阻尼的持续时间始终较短，并且可以用于评估闪光电离的强度。我们的工作表明回旋辐射可以作为探测BD大气带电过程的探测信号。
2016-01-27 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
Modelling the Spectra of Planets, Brown Dwarfs and Stars using VSTAR
我们描述了一个新的软件包，能够预测太阳系行星，系外行星，褐矮星和冷恒星的光谱。大气辐射传输通用软件（VSTAR）代码将逐行分子和原子吸收方法与辐射转移的完全多重散射处理相结合。VSTAR是一个模块化系统，包括电离和化学平衡模型，使用超过29亿条谱线的数据库对谱线吸收进行全面处理，散射包和辐射转移模块。我们测试的方法与其他模型和基准计算进行比较。我们提出的例子，使用VSTAR模型的地球和巨大的行星在我们自己的太阳系，褐矮星和冷星的光谱。
2011-09-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Modeling Polarization Signals from Cloudy Brown Dwarfs: Luhman 16 A and B in Three Dimensions
从Luhman 16 A和B在H波段的圆盘积分偏振的检测，以及随后的建模，已被解释在这些机构的纬向云带的框架。最近，Tan和Showman（2021）用大气环流模型（GCM）研究了棕矮星的三维大气环流和云结构，他们的模拟产生了复杂的云分布，显示了纬向喷流的某些方面，但也显示了复杂的涡旋，无法通过简单的模型捕获。在这里，我们使用这些三维GCM特定于Luhman 16 A和B，随着三维蒙特卡罗辐射转移代码ARTES，计算它们的偏振信号。我们采用的三维温压和云廓线从GCM作为我们的输入大气结构。我们在1.6 $μ$ m处的偏振计算与从Luhman 16 A和B测量的线性偏振度吻合得很好。我们的计算再现了云粒子大小在0.5-1 \，$μ$ m（Luhman 16 A）和5 \，$μ$ m（Luhman 16 B）之间的两个天体的测量偏振。我们发现，在一个旋转周期的过程中，线性偏振的程度可以在一个小时的时间尺度上变化。我们还表明，模型与方位角对称带状云的几何形状，通常用于解释偏振观测的棕矮星，过度预测的偏振信号，如果云的模式不包括复杂的漩涡在这些波段。这一探索性的工作表明，GCM是有希望的建模和解释棕矮星的偏振信号。
2021-10-12 astro-ph.EP astro-ph.SR
J0404+1112: A 3-Hour Eclipsing White Dwarf-Brown Dwarf Probing Multiple Atmospheric Regimes
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)（加那利天体物理学研究所）；Universidad de La Laguna (ULL)（拉古纳大学）；NASA Johnson Space Center（美国国家航空航天局约翰逊航天中心）；University of Leicester（莱斯特大学）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）
通过高时间分辨率测光和光谱分析，确认J0404+1112为一颗完全食的双星系统（白矮星+褐矮星），精确测量了白矮星和褐矮星的物理参数，并利用食现象约束了褐矮星的昼夜面辐射，为研究强辐照大气提供了独特的JWST基准。
2026-06-02 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
Project 1640 Observations of Brown Dwarf GJ 758 B: Near-Infrared Spectrum and Atmospheric Modeling
附近的类太阳恒星GJ 758拥有一个冷的亚恒星伴星GJ 758 B，预计距离为$\lesssim$ 30 AU，以前在高对比度多波段光度观测中发现。为了更好地约束伴星的物理特征，我们使用Palomar天文台5米海尔望远镜上的高对比度高光谱成像仪器Project 1640获得了它的第一个低分辨率（$R \sim 50$）近红外光谱。我们同时获得了32个波长通道的图像，覆盖$Y$，$J$和$H$波段（$\sim$ 952-1770 nm），并使用基于主成分分析的数据处理技术，有效地减去彩色背景斑点噪声。GJ 758 B在2013年和2014年的四个时期被发现。基本的天体测量确认了它相对于主星的明显的西北轨道，没有明显的轨道弯曲迹象。将SpeX/IRTF观测到的T矮星的光谱与GJ 758 B的组合光谱进行比较，其中$χ^2$最小化表明最适合光谱类型T7.0 $\pm$ 1.0，但在T5-T8上具有浅的最小值。BT-Settl 13模型大气的合成光谱拟合给出了有效温度$T_{\text{eff}}=741 \pm 25$ K和表面重力$\log g = 4.3 \pm 0.5$ dex（cgs）。我们从低分辨率光谱的建模中推导出的最佳拟合光谱类型和有效温度表明，GJ 758 B的伴星比以前的测光数据稍早和更热，但不排除目前的结果，并确认GJ 758 B是迄今为止最冷的亚恒星伴星之一。
2017-03-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
