低质量恒星与系外行星的含云形成自洽大气建模

上下文：低质量恒星和系外行星具有超冷大气，其中发生丰富的化学反应并形成云。系外行星越来越多的光谱观测要求自洽的模型大气模拟，以一致地包含决定云形成的过程及其对大气的反馈。目的：为MARCS模型大气套件补充适用于低质量恒星和系外行星的模拟，为E-ELT、JWST、PLATO和其他即将到来的设施做准备。方法：MARCS代码计算恒星大气模型，提供辐射传输、大气结构和化学的自洽解。我们将MARCS与DRIFT结合，DRIFT是一个描述超冷大气中云形成的动力学模型（种子形成、生长/蒸发、重力沉降、对流混合、元素耗尽）。结果：我们展示了一个小型的自洽计算大气模型网格，对应$T_ \text{eff} = 2000 - 3000$ K，太阳初始丰度和$\log(g) = 4.5$。恒星和亚恒星大气中的云形成出现在$T_\text{eff} < 2700$ K，并且对于$T_\text{eff} < 2400$ K对大气的结构和光谱有显著影响。我们将模型的合成光谱与观测光谱进行比较，发现它们很好地拟合中到晚型M矮星和早型L矮星的光谱。我们还以一个系外行星为例测试了DRIFT-MARCS，并证明我们的模拟在$T_{\rm eff}=2600$ K、$\log(g)=3.2$和太阳丰度下相当好地重现了WASP-19b的Spitzer观测。我们的模型指向一个具有深层无云大气、大量昼夜能量传输且无温度反转的系外行星。