自洽 MSG (MARCS-StaticWeather-GGchem) 冷星、亚星和系外行星模型大气层网格
地球与行星天体物理
2024-10-02 v1 天体物理仪器与方法
太阳与恒星天体物理
摘要
计算一组自洽的1维冷星、亚星对象和系外行星模型大气层，有效温度范围为300K至3000K，包括云形成、化学非平衡效应以及星体辐射。这些模型称为MSG，是因为它们基于三个经过充分测试的代码之间的迭代耦合：MARCS星态大气代码、StaticWeather云形成代码和GGchem化学平衡代码。包括最新的分子和原子色散、云形成和先进的化学平衡计算，并在低温采用新的数值方法以实现稳健的收敛。通过将MARCS辐射传递与GGchem化学平衡计算耦合，能够基于较温模型的电子压力以及较冷模型的气体压力有效实现收敛，从而在极宽的有效温度范围内对星体、亚星和系外行星进行自洽建模。本文描述这些模型的基本细节，并提供 cloudy 和受辐射模型以及基于非平衡化学模型的示例。我们模型中 TiO、H2O、CH4、NH3 等分子相对丰度的定性变化遵循观察所定义的 M、L、T（以及 Y）序列，但揭示了更复杂且深度相关的丰度变化，因此光谱分类取决于更多参数。通过与 Static-Weather 云计算的自洽耦合，允许对不同光谱带的核生成与观察到的相对衰减进行详细比较，并为新颖的潜在系外行星生物识别方法提供了高级应用。
引用
@article{arxiv.2407.09397,
title = {A grid of self-consistent MSG (MARCS-StaticWeather-GGchem) cool stellar, sub-stellar, and exoplanetary model atmospheres},
author = {Uffe G. Jørgensen and Flavia Amadio and Beatriz Campos Estrada and Kristian Holten Møller and Aaron D. Schneider and Thorsten Balduin and Azzurra D'Alessandro and Eftychia Symeonidou and Christiane Helling and Åke Nordlund and Peter Woitke},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.09397},
year = {2024}
}