Ultracool dwarfs observed with the Spitzer Infrared Spectrograph – III. Dust grains in young L dwarf atmospheres are heavier
Ultracool dwarfs observed with the Spitzer Infrared Spectrograph – III. Dust grains in young L dwarf atmospheres are heavier
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用斯皮策红外光谱仪观察到的超冷矮星 – III 年轻的 L 矮星大气中的尘埃颗粒更重。
DOI：
10.1093/mnras/stad1711
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发表时间：
2023
影响因子：
4.8
通讯作者：
S. Metchev
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
G. Suárez;S. Metchev
对史匹哲太空望远镜上红外线摄谱仪所拍摄的所有5-14微米超冷矮星光谱的分析显示，在大多数L型（1300至2200 K）矮星中都可以看到硅酸盐在8-11微米区域的吸收。这种吸收是由L矮星大气中富含硅酸盐的云引起的，在L4-L 6光谱类型下最强。在这里，我们比较了L3-L7矮星的中红外硅酸盐吸收特征的平均值，这些矮星的表面重力较低（<$104.5 cm s−2），而表面重力较高（<$105 cm s−2）。我们发现，硅酸盐的吸收功能是敏感的表面重力，年轻的大气层有一个更广泛的，更红，更不对称的吸收轮廓。这表明年轻和年老的中L矮星的尘埃凝结物在颗粒大小和成分上存在差异。低重力中L矮星的平均硅酸盐吸收曲线与预期的0.01微米大小的无定形含铁和镁辉石（MgxFe 1 − xSiO 3）颗粒相匹配。高重力中L矮星具有硅酸盐吸收，更好地表现为更小（<0.1 μm）和更易挥发的无定形顽火辉石（MgSiO 3）或SiO颗粒。这是第一个直接的光谱证据重力依赖沉降尘埃冷凝物在超冷大气。它证实了在低重力大气中沉降效率较低的理论预期，并独立地证实了它们的尘埃增加。
Analysis of all archival 5–14 micron spectra of field ultracool dwarfs from the Infrared Spectrograph on the Spitzer Space Telescope has shown that absorption by silicates in the 8–11 micron region is seen in most L-type (1300 to 2200 K) dwarfs. The absorption is caused by silicate-rich clouds in the atmospheres of L dwarfs and is strongest at L4–L6 spectral types. Herein we compare averages of the mid-infrared silicate absorption signatures of L3–L7 dwarfs that have low (≲104.5 cm s−2) versus high (≳105 cm s−2) surface gravity. We find that the silicate absorption feature is sensitive to surface gravity, with young atmospheres having a broader, redder, and more asymmetric absorption profile. This indicates a difference in grain size and composition between dust condensates in young and old mid-L dwarfs. The mean silicate absorption profile of low-gravity mid-L dwarfs matches expectations for ∼1 micron-sized amorphous iron- and magnesium-bearing pyroxene (MgxFe1 − xSiO3) grains. High-gravity mid-L dwarfs have silicate absorption better represented by smaller (≲0.1 μm) and more volatile amorphous enstatite (MgSiO3) or SiO grains. This is the first direct spectroscopic evidence for gravity-dependent sedimentation of dust condensates in ultracool atmospheres. It confirms theoretical expectations for lower sedimentation efficiencies in low-gravity atmospheres and independently confirms their increased dustiness.
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