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用于多云亚恒星大气的MSG模型:具有微物理云形成的自洽亚恒星大气模型网格

地球与行星天体物理 2025-02-26 v1 太阳与恒星天体物理

摘要

最先进的JWST观测正在揭示亚恒星天体红外大气的前所未有的视角,进一步凸显了云的重要性。当前的向前模型难以拟合在亚恒星大气中观测到的约10μ10\,\mum处的硅酸盐云吸收特征。在MSG模型中,我们旨在将MARCS一维辐射对流平衡大气模型与一维动力学、稳态、非平衡云形成模型DRIFT耦合,以创建一个新的具有微物理云形成的自洽多云亚恒星大气模型网格。我们旨在测试这个新网格是否能够再现约10μ10\,\mum处的硅酸盐云吸收特征。我们对有效温度在1200-2500 K范围内、log(g)=4.0\log(g)=4.0的亚恒星大气进行建模。我们计算了基于微物理性质自洽考虑凝结云不透明度的大气结构。我们提出了一种基于控制理论的算法来帮助收敛此类自洽模型。为每个模型计算了合成大气光谱,以探索云微物理的可观测影响。我们还探讨了选择不同成核物质(TiO2_2或SiO)以及降低大气混合效率对这些光谱的影响。使用TiO2_2成核的新MSG多云网格显示的光谱在近红外区域比目前已知的亚恒星大气群体更红。我们发现使用SiO成核的模型以及混合效率降低的模型在近红外区域不那么红。该网格无法再现类似于近期JWST观测和Spitzer档案数据中发现的硅酸盐特征。我们深入讨论了可能更好地近似云形成区域对流影响的进一步工作,以及可能有助于解决硅酸盐云特征的步骤。

关键词

引用

@article{arxiv.2501.05521,
  title  = {The $\texttt{MSG}$ model for cloudy substellar atmospheres: A grid of self-consistent substellar atmosphere models with microphysical cloud formation},
  author = {Beatriz Campos Estrada and David A. Lewis and Christiane Helling and Richard A. Booth and Francisco Ardévol Martínez and Uffe G. Jørgensen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2501.05521},
  year   = {2025}
}

备注

Accepted for publication in A&A