Um Conto de Duas Moléculas: A Subestimação de CO2 e a Superestimação de PH3 em Modelos Atmosféricos de Anões T e Y Tardios

Resumo A sensibilidade e a cobertura espectral do JWST estão nos permitindo testar nossas suposições sobre a química atmosférica de anões ultrafrios, especialmente em relação às abundâncias de fosfina (PH3) e dióxido de carbono (CO2). Neste artigo, usamos espectros do espectógrafo de infravermelho próximo PRISM (∼0,8−5,5 μm, R ∼ 100) de quatro anões tardios T e Y para mostrar que os modelos atmosféricos padrão subestelares têm dificuldade em replicar a faixa de comprimento de onda de 4,1−4,4 μm, pois preveem uma superabundância de fosfina e uma subabundância de dióxido de carbono. Para ajudar a quantificar essa discrepância, geramos uma grade de modelos usando o PICASO, com base nos perfis químicos e de temperatura do Coruja Elfo, onde incluímos as abundâncias dessas duas moléculas como parâmetros. Os ajustes para esses modelos PICASO mostram uma preferência consistente por abundâncias de CO2 ordens de magnitude mais altas e uma redução na abundância de PH3 em comparação com os modelos nominais. Essa tendência significa que a detecção de fosfina reivindicada no UNCOVER−BD−3 poderia, em vez disso, ser explicada por uma abundância de CO2 em excesso em relação às previsões dos modelos atmosféricos padrão; no entanto, a razão sinal-ruído do espectro não é alta o suficiente para discriminar entre esses casos. Discutimos mecanismos atmosféricos que poderiam explicar a subabundância observada de PH3 e a superabundância de CO2, incluindo um coeficiente de difusão vertical (Kzz) que varia com a altitude, caminhos químicos incorretos, ou elementos condensando-se em formas como NH4H2PO4. No entanto, nossa explicação preferida para o aumento necessário de CO2 é que a aproximação de resfriamento não prevê com precisão a abundância de CO2, já que CO2 permanece em equilíbrio químico com CO após o resfriamento do CO.