亚恒星大气中尘埃库仑爆炸引起的非均匀云覆盖

近期对棕矮星红外光谱变率的观测推断出存在斑块状云覆盖。本文提出了一种由于大气等离子体区域中尘埃的库仑爆炸导致云颗粒耗竭而产生非均匀云覆盖的机制。当颗粒的静电应力超过其机械拉伸应力时，带电尘埃颗粒发生库仑爆炸，导致半径小于临界半径 $a<a^{\rm Coul}_{\rm crit}$ 的颗粒破碎。本工作概述了亚恒星大气中尘埃云发生库仑爆炸所需的条件、对尘埃颗粒粒径分布函数的影响，以及由此产生的大气区域的辐射特性。我们的结果表明，对于电子温度 $T_{e}=10$~eV ($\approx10^{5}$~K) 的大气等离子体区域，临界颗粒半径根据颗粒的抗拉强度不同在 $10^{-7}$ 到 $10^{-4}$~cm 之间变化。更高的电子温度可达到高达 $10^{-3}$~cm 的临界半径。我们发现该过程产生双峰粒径分布，由稳定的纳米级种子颗粒和 $a\geq a^{\rm Coul}_{\rm crit}$ 的尘埃颗粒组成，其间粒径范围定义了无尘区域。结果，尘埃数量减少，云在 $0.1-10~\mu$m 波长范围内变得光学薄，并且随着更多亚微米颗粒被摧毁，特征峰向更长波长移动。在分布有等离子体体积的大气中，这将产生具有对比辐射特性的区域，从而给出非均匀云覆盖的来源。本文呈现的结果也可能与超新星遗迹和原行星盘中的尘埃相关。