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破云:2M2224-0158 大气中的顽火辉石与石英云

太阳与恒星天体物理 2021-05-26 v1 地球与行星天体物理

摘要

我们呈现了迄今为止对亚恒星天体云不透明度最详尽的数据驱动探索。我们利用 Brewster 反演框架,针对异常偏红的 L4.5 矮星 2MASSW J2224438-015852 的档案 115μm1-15 {\rm \mu m} 光谱,测试了超过 60 种云成分与结构、粒子尺寸分布、散射模型及气相成分假设的组合。我们发现,在我们的框架内,一个包含浅层压力的顽火辉石与石英云层、并结合深层铁云底模型的拟合最佳。该模型假设每种云采用 Hansen 粒子尺寸分布及 Mie 散射。我们反演得到有效粒子半径:log10a(μm)=1.410.17+0.18\log_{10} a {\rm (\mu m)} = -1.41^{+0.18}_{-0.17}(顽火辉石)、0.440.20+0.04-0.44^{+0.04}_{-0.20}(石英)、0.770.06+0.05-0.77^{+0.05}_{-0.06}(铁)。我们推断的云柱密度表明,若不存在镁或硅的其他汇,则 (Mg/Si)=0.690.08+0.06{\rm (Mg/Si)} = 0.69^{+0.06}_{-0.08}。包含镁橄榄石 alongside 或替代上述云种的模型被强烈排斥,而优选上述组合。我们估计半径为 0.75±0.020.75 \pm 0.02 Rjup,远小于演化模型对具有 2M2224-0158 光度的场年龄天体的预测。假设垂直恒定气体分数的模型一致优于假设热化学平衡的模型。根据反演的气体分数,我们推断 [M/H]=+0.380.06+0.07{\rm [M/H]} = +0.38^{+0.07}_{-0.06}C/O=0.830.07+0.06{\rm C/O} = 0.83^{+0.06}_{-0.07}。这两个值均朝向太阳邻域恒星分布的上限,且在此背景下相互一致。朝向本地分布极端处的成分与该目标作为超冷矮星种群中的离群值相一致。

关键词

引用

@article{arxiv.2105.04268,
  title  = {Cloud busting: enstatite and quartz clouds in the atmosphere of 2M2224-0158},
  author = {Ben Burningham and Jacqueline K. Faherty and Eileen C. Gonzales and Mark S. Marley and Channon Visscher and Roxana Lupu and Josefine Gaarn and Michelle Fabienne Bieger and Richard Freedman and Didier Saumon},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2105.04268},
  year   = {2021}
}

备注

20 pages, 10 figures, MNRAS accepted