M矮星系统中的H$_2$荧光：恒星起源

分子氢（H$_2$）荧光的观测是测量系外行星大气中H$_2$丰度的一个潜在有用工具。此前在拥有行星系统的M矮星中观测到了这种发射。然而，低信噪比阻碍了其起源的确定性判定。可能的来源包括系外行星大气、星周气体盘以及恒星表面。我们利用“低质量系外行星宿主星的紫外光谱特征测量”（MUSCLES）Treasury巡天的观测来研究M矮星中的H$_2$荧光。我们在9颗有行星宿主和6颗无行星宿主M矮星的哈勃空间望远镜光谱中分别检测到8颗和5颗的荧光。发射的检测统计、速度中心以及线宽表明恒星起源。我们计算H$_2$与恒星离子通量之比以比较恒星间的通量水平。对于有行星的恒星，利用最亮H$_2$特征与两条恒星C IV谱线的通量，我们得到平均比值为1.7$\,\pm\,$0.9。无行星恒星的比值为0.9$\,\pm\,$0.4，表明有行星的M矮星并没有显著的H$_{2}$发射超出。这一结论得到GJ 832的直接FUV成像支持，其在预期的恒星-行星分离处未观测到荧光。此外，这些观测给出的3-$\sigma$上限为4.9$\,\times\,10^{-17}$ erg$\;$cm$^{-2}\;$s$^{-1}$，比光谱观测到的H$_2$通量低两个数量级。我们利用一维辐射转移模型限制发光H$_2$的位置，发现其可能位于星斑或下层色球中约2500-3000$\;$K的区域。该发射的存在可能使量化绕M矮星运行的系外行星大气中H$_2$丰度的努力复杂化。