三颗褐矮星的大气成分及其对形成条件的启示
太阳与恒星天体物理
2016-12-13 v1 地球与行星天体物理
摘要
褐矮星的形成机制和化学成分可能跨越很宽的范围。如果它们主要像矮星一样通过引力坍缩在孤立环境中形成，那么其成分可能遵循矮星的成分，跨越相对较窄的金属丰度范围（约 -0.4 至 +0.4 dex）且以富氧为主（C/O <~ 0.7）。另一方面，太阳系中的巨行星在金属丰度上均高于太阳（[C/H] > 0.5~dex），这被认为是星周盘中通过核吸积形成的后果。在本研究中，我们测定了三颗褐矮星的大气化学成分，发现它们既不具有矮星的特征，也不具有巨行星的特征。我们利用三颗中 T 型矮星的高信噪比 HST 近红外光谱推导了高精度的大气化学丰度，这些天体连同先前研究的两个天体，呈现出明显低于太阳的金属丰度，且 C/O 比值跨度为 0.4-1.0。这些丰度模式要么表明存在一个古老的亚恒星群体和多种形成环境，要么表明这些天体形成于星周盘中随后被抛射出来。我们证明，对于具有与我们样本相同光谱型的简单合成褐矮星模型群体，预测的年龄分布主要老于太阳，因此金属丰度更低，这与我们推导的丰度相一致。我们发现的多样 C/O 比值表明，其形成环境中存在不同的化学储库或不同的形成路径。我们的结果开启了这样一种可能性：冷褐矮星可能为早期星系化学演化与不均匀性提供重要探针。
引用
@article{arxiv.1612.03174,
title = {Atmospheric Compositions of Three Brown Dwarfs and Implications for their Formation Conditions},
author = {Nikku Madhusudhan and Dániel Apai and Siddharth Gandhi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1612.03174},
year = {2016}
}
备注
Submitted to ApJ on Oct 5, 2016. Comments welcome