金属贫乏矮星中时间依赖分子化学的启示

CO、OH、CH、CN 和 C$_2$ 等双原子分子常被用作恒星中的丰度指示物。这些物种通常被假定为在化学平衡下形成。流体动力学的时变效应会影响这些物种的形成与解离，并可能导致对化学平衡的偏离。我们的目标是通过将时间依赖化学动力学与流体动力学和辐射转移相结合，模拟矮星恒星大气中偏离化学平衡的情况。我们考察了与平衡状态相比，金属丰度降低和 C/O 比改变对化学的影响。我们使用辐射-(磁)流体动力学代码 CO5BOLD 及其自身的化学求解器，求解了15个物种和83个反应的化学。这些物种被视为被动示踪物，并由速度场平流输运。我们还计算了稳态化学以隔离流体动力学的影响。在我们所展示的大多数光球模型中，平均偏差小于 $0.2$ dex，且通常出现在 $\log{\tau} = -2$ 以上。偏差随高度增加而增大，因为化学时标随密度和温度降低而变长。金属丰度降低同样导致更长的化学时标，以及与该金属丰度下降成正比的产额减少；金属丰度降低 $100$ 倍大致对应于化学时标增加 $100$ 倍。由于 CH 和 OH 都是沿通往 CO 的反应路径形成，C/O 比意味着更丰富的元素给组成分子物种带来更快的时标。总体而言，在金属丰度低至 [Fe/H] = $-3.0$ 的恒星中，极金属贫乏恒星所见的碳增丰现象并非分子化学处理不当所致。