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天体物理学

arXiv:astro-ph/0201518 (astro-ph)
[提交于 2002年1月30日 ]

标题: 非常冷星体中的活动:晚期M型和L型矮星大气中的磁能耗散

标题: Activity in Very Cool Stars: Magnetic Dissipation in late-M and L Dwarf Atmospheres

Authors:Subhanjoy Mohanty (1), Gibor Basri (1), Frank Shu (1), France Allard (2), Gilles Chabrier (2) ((1) University of California at Berkeley, (2) CRAL, Ecole Normale Superieure, Lyon, France)
摘要: 最近的观测显示,尽管旋转速度相对较快,晚期M型和L型矮星的色球层活动比早期M型要低得多。我们研究了这种活动下降的可能性,这可能是由于晚期M型和L型矮星稠密、寒冷且主要为中性的大气中的极高电导率所致。我们使用Allard和Hauschildt的大气结构模型,计算了有效温度在3000-1500(中M型到L型)范围内的天体大气中的磁场扩散率。我们发现,这些大气中非常低的电离分数和高密度导致由于中性粒子与带电粒子碰撞而产生非常大的电阻率,并且有效场扩散。发现电阻率随着光学深度的降低和有效温度的降低而增加。因此,从中间M型到L型,任何现有的磁场都会越来越多地与大气运动解耦;我们通过一个简单的雷诺数计算来量化这一点。这结合了在高度电阻的大气中传输磁应力的困难,可以解释从中间M型到L型观察到的活动下降,假设这些天体的活动是由磁场驱动的。我们还检查了声学加热的问题,发现这似乎不足以解释中间M型到L型矮星的观测H-alpha通量。因此,磁加热似乎确实是这些天体产生活动的最可行机制。最后,我们推测了这些冷矮星中可能的耀斑机制。
摘要: Recent observations show that chromospheric activity in late-M and L dwarfs is much lower than in the earlier M types, in spite of comparatively rapid rotation. We investigate the possibility that this drop-off in activity results from the very high electrical resistivities in the dense, cool and predominantly neutral atmospheres of late-M and L dwarfs. We calculate magnetic field diffusivities in the atmospheres of objects with effective temperatures in the range 3000-1500 (mid-M to L), using the atmospheric structure models of Allard and Hauschildt. We find that the combination of very low ionization fraction and high density in these atmospheres results in very large resistivities due to neutral-charged particle collisions, and efficient field diffusion. The resistivities are found to increase with both decreasing optical depth, and decreasing effective temperature. As a result, any existing magnetic fields are increasingly decoupled from atmospheric motions as one moves from mid-M to L; we quantify this through a simple Reynolds number calculation. This, coupled with the difficulty in transporting magnetic stresses through the highly resistive atmosphere, can account for the observed drop in activity from mid-M to L, assuming activity in these objects is magnetically driven. We also examine the issue of acoustic heating, and find that this appears inadequate to explain the observed H-alpha fluxes in mid-M to L dwarfs. Consequently, magnetic heating does seem to be the most viable mechanism for generating activity in these objects. Finally, we speculate on a possible flare mechanism in these cool dwarfs.
评论: 40页,10张图,将发表于ApJ(已接受)
主题: 天体物理学 (astro-ph)
引用方式: arXiv:astro-ph/0201518
  (或者 arXiv:astro-ph/0201518v1 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.astro-ph/0201518
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
相关 DOI: https://doi.org/10.1086/339911
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来自: Subhanjoy Mohanty [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2002 年 1 月 30 日 21:55:10 UTC (103 KB)
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